4. Определение азота

Количество азота в твердом топливе определяют по ГОСТ 28743–93. Стандарт распространяется на бурые и каменные угли, антpациты, лигниты, горючие сланцы и торф устанавливает два метода определения азота по Кьельдалю: полумикрометод и макрометод.

В каменных углях и антрацитах азот распределен, в основном равномерно даже при наличии прослоек. В некоторых бурых углях и лигнитах содержание азота колеблется в разных прослойках одного пласта, это затрудняет отбор и приготовление проб и делает нежелательным применение полумикрометод с навеской 0.1 г, поэтому предпочтительно использовать макрометод Kьсльдaля.

Макрометод Kьсльдaля определения содержания азота в твердом топливе основан на способности кипящей серной кислоты окислять органическое вещество испытуемого топлива до диоксида углерода и воды и образовывать при этом сульфат аммония, который затем разлагается щелочью с выделением газообразного аммиака. Аммиак улавливается раствором серной кислоты и определяется титрованием. Окисление топлива проводит в присутствии сернокислого калии с добавлением в качестве катализатора сернокислой меди.

4.1. Проведение анализа

Для определения азота в твердом топливе собирают прибор для отгонки аммиака.

1 — круглая плоскодонная колба; 2— капельная воронка; 3— каплеуловитель (насадка Кьельдаля); 4— холодильник с прямой трубкой; 5 — стеклянная трубка длиной 200 мм с шариковым расширением; 6— колба-приемник; 7 — электрическая плита.

Рисунок 4.Схема прибора для отгонки аммиака.

Из аналитической пробы топлива отбирают навеску массой около 0,5 г в пробирку для взятия навески. Пробирки с навеской помещают в устройство для взятия навески. Навеску топлива переносит в колбу Кьельдали так, чтобы топливо попало на дно, а не на горло колбы. Точную массу навески определяют по разности масс пробирки с навеской и пустой пробирки после перенесения навески в колбу Кьельдаля.

В колбу Кьсльдаля наливают 10 см³ серной кислоты (плотностью 1,84) так, чтобы смыть частицы топлива, которые могут оказаться на стенках колбы и вносит 5 г сульфата калия для повышения температуры кипении Н₂SО₄ и 0,1 г сульфата меди, ускоряющий процесс окисления топлива, а при анализе трудноразлагаемых углей и антрацитов, кроме того, 0,05 г селена.

Колбу прикрывают грушевидной стеклянной пробкой и помещают в вытяжной шкаф, укрепив ее в штативе над песочной баней или над колбонагревателем в наклонном положении (под углом 60°). Верхнюю половину шаровой части колбы обертывают асбестом и нагревают колбу в течение 1 ч сначала осторожно, а затем нагрев усиливают и доводят содержимое колбы до кипения, следя за тем, чтобы не произошло выброса пены из колбы. При сильном вспенивании колбу снимают и круговым движением взбалтывают ее содержимое.

Кипячение продолжают до тел пор, пока раствор не станет прозрачным (бесцветным или окрашенным в зеленоватый цвет), после чего кипятят еще 1 ч. После разложения на дне колбы Кьельдаля не должно оставаться темных (неразложившихся) крупинок топлива. Затем приступают к отгонке аммиака из раствора.

Содержимое колбы Кьельдаля количественно переносят в колбу для отгонки аммиака с помощью 300 см³ дистиллированной воды. Пробку колбы Кьельдаля тщательно обмывают также дистиллированной водой, собирая промывные воды в колбу для отгонки. Для равномерного кипения в колбу для отгонки помещают кусочки пемзы или стеклянные капилляры.

B колбу-приемник наливают 10-20 см³ раствора серной кислоты, 2–3 капли индикатора метилового красного и разбавляют водой до 20-30 см³. Конец трубки с шариковыми расширением должен быть на 1 см опущен в поглотительный раствор серной кислоты. Для разложения сернокислого аммония в колбу для отгонки наливают через капельную воронку 50 см³ 40%-ного раствора щелочи КОП.

Содержимое колбы для отгонки нагревают до кипения и перегоняют 100-150 см³ жидкости в приемник. Во время отгонки следят за тем, чтобы жидкость из приемника не поднималась в трубку с шариковым расширением и в холодильник.

По окончании отгонки аммиака, не прекращая обогрева колбы, опускают приемник так, чтобы конец трубки с шариковым расширением не касался поглотительного раствора, при этом продолжают собирать в приемник конденсат (3-5 см³), промывая тем самым прибор для отгонки. Прекращают обогрев колбы для отгонки: после охлаждения отсоединяют холодильник от каплиуловителя я и промывают дистиллированной водой из промывалки внутреннюю трубку холодильника и трубку с шариковым расширением, собирая промывные воды в приемник. Общий объем жидкости в приемнике не должен превышать 200 см³.

Избыток серной кислоты в приемнике оттировывают 0,1 Н раствором щелочи NаОН (или КОН) в присутствии индикатора метилового красного до перехода красного цвета в желтый. Через все стадии анализа, но без навески топлива проводят контрольный опыт для внесения поправки на содержание азота в реактивах.

Количество раствора серной кислоты в поглотительной колбе при отгонке аммиака в контрольном опыте и при проведении определения должно быть одинаковым. При использовании новой партии одного из применяемых реактивов контрольный опыт повторяют.

2.2. Обработка результатов

Все взвешивания производят с погрешностью не более 0.1 мг. Результаты определений представляют в виде таблицы1.

Таблица 1.Определение содержание азота

№ пробы	№ колбы	Масса навески, г.	Объем раствора щелочи израсходованный на титрование, моль/дм3	Объем раствора щелочи израсходованный на титрование, моль/дм3	Массовая доля азота в аналитической пробе, %
		m	V1	V2	Na
1
2

Массовую долю азота в аналитической пробе топлива вычисляют по формуле:

с₁ – концентрация раствора щелочи. моль/дм³;

V₁ – объем раствора щелочи, израсходованный на титрование при проведении опыта определения, см³;

V₁ – объем раствора щелочи, израсходованный на титрование при проведении контрольного опыта, см³;

m— масса навески, г.

Допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений не должны превышать величины, указанные в спец. таблицах

При получении результатов с расхождениями более чем указанных в таблице проводят третье определение и за окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух наиболее близких определений в пределах допускаемых расхождений. Если результат третьего определения находится в пределах допускаемых расхождений по отношению к результатам каждого из двух предыдущих определений, то за окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов трех определений.