16.2. Определение содержания азота
Азот входит в состав органической массы ТГИ. Считается установленным, что азот в углях находится в основном в аминной, амидной форме, в гетероциклических соединениях основного характера, а также является атомом, связывающим отдельные циклы.
В антрацитах, полукоксах и коксах азот существует в нитрильной форме и в виде гетероциклических соединений не основного характера. В твёрдых топливах отсутствует азот в окисленной форме (нитросоединения и др.). Содержание азота в ископаемых углях невелико и колеблется в пределах от 0,5 до 3,0%.Стандартным методом определения азота в углях в большинстве стран мира является метод Кьельдаля (ГОСТ 28743-93 (ИСО 333:1996)). Метод Кьельдаля основан на способности кипящей серной кислоты в присутствии катализаторов сжигать органические соединения до диоксида углерода и воды, а органический азот превращать в аммиак, который с избытком серной кислоты образует сульфат аммония.
ГОСТ 28743-93 (ИСО 333:1996) «Топливо твёрдое минеральное. Методы определения азота» распространяется на бурые и каменные угли, антрациты, лигниты, горючие сланцы и торф и устанавливает два альтернативных метода определения азота по Кьельдалю: полумикро- и макрометод.
Сущность методов одинакова и заключается в разложении органической массы угля кипящей серной кислотой в присутствии катализаторов с превращением всех соединений азота в сульфат аммония, разложении последнего щелочью, отгонке выделяющегося при этом аммиака и определении его титрованием в поглотительном растворе.
Различия в условиях определения азота альтернативными стандартными методами Кьельдаля представлены в табл. 16.2.
Таблица 16.2 – Условия определения азота в топливе полумикро- и макрометодами Кьельдаля
Условия определения | Полумикрометод | Макрометод |
Навеска, г | 0,1 | 0,5 |
Количество кислоты для разложения навески: H2SО4, конц., см3 | 4 | 10 |
Катализатор | 2 г смеси: 90 ч. K2SО4; 2 ч. Se; 5 ч. V2О5 (по массе) | 5г K2SO4; 0,l г CuSО4; 0,05 г Se |
Дистилляция | Перегонка с паром | Перегонка обычная |
Поглотитель аммиака | Насыщенный раствор борной кислоты | Раствор H2SО4 – 0,1 моль/дм3 |
Раствор для титрования | Раствор H2SО4 – 0,005 моль/дм3 | Раствор NaOH – 0,1 моль/дм3 |
Методика определения азота макрометодом Кьельдаля
Навеску аналитической пробы топлива (0,5 г) помещают в колбу Кьельдаля, добавляют 10 см3 концентрированной серной кислоты и 5 г K2SО4 – для повышения температуры кипения кислоты. В качестве катализатора прибавляют 0,1 г CuSО4, а при анализе трудно-разлагаемых углей и антрацитов дополнительно – 0,05 г Se. Содержимое колбы постепенно нагревают до кипения, кипятят, пока раствор не станет прозрачным, а затем – еще 1 ч. После охлаждения содержимое колбы переносят в прибор для отгонки аммиака, разлагают сульфат аммония раствором щелочи и образующийся NH3 улавливают известным количеством титрованного раствора серной кислоты. Избыток серной кислоты в приемнике оттитровывают раствором щелочи. По количеству серной кислоты, израсходованной на связывание аммиака, вычисляют содержание азота в топливе.
Точность методов определения азота одинакова. Максимально допускаемое расхождение между результатами определения азота в одной лаборатории (сходимость) составляет 0,05% абс., в разных лабораториях (воспроизводимость) – 0,10% абс.