W Y Ż S Z A	L A BO R A T O R I U M B A D A N I A W O D Y				Nazwisko i imię
S Z K O Ł A M O R S K A w S Z C Z E C I N I E WYDZIAŁ MECHANICZNY	Nr ćw.	Temat ćwiczenia OZNACZANIE POZIOMU TLENU I AMONIAKU W WODZIE KOTŁOWEJ.			Damian Augustin Rok akad. 1997/98
Data wyk. ćwicz. 07.01.98	Data odd. spr. 14.01.98		Ocena	Podpis wykł.	Rok studiów II M A Zespół nr

1. Obliczenia poziomu tlenu.

Tlen zawarty w wodzie powoduje korozję wewnątrzkotłową. Tworzą się lokalne ogniwa, w wyniku, których pod miejscowymi skupieniami tlenków powstają puste pola przedziurawiające ścianki kotła. Korozję tą powoduje nawet niewielka ilość tlenu, która wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Rozpuszczony w wodzie tlen zawiera wodorotlenek żelazowy i powstały w wyniku działania wody.

Tlenu z wody kotłowej pozbywamy się przez:

1. Odgazowywanie termiczne ( odtlenianie termiczne - odgazowywanie przy podwyższonej temperaturze i obniżonym ciśnieniu), np. w skrzyni cieplnej, zbiorniku wyrównawczym, skraplaczu, podgrzewaczu mieszankowym (deaerator),

2. Po całkowitym odgazowywaniu stosujemy środki chemiczne:

• siarczyn sodu,

2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂SO₄

Nadmiar siarczynu sodowego w wyższych temperaturach może rozkładać się z wydzieleniem H₂S o własnościach korozyjnych

• hydrazyna,

N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2H₂O (w ilości 0.18 g/m³ wody w postaci N₂H₄•H₂O)

Nadmiar hydrazyny może ulegać rozkładowi wg reakcji:

3N₂ H₄ → N₂ + 4NH₃ (amoniak agresywny dla metali kolorowych, stopy miedzi)

2N₂H₄ → H₂ + 2NH₃ + N₂

• dodatek gotowych preparatów firmowych do odtleniania i inhibitowania procesów korozji wewnątrzkotłowej. Stosuje się je także do układów chłodzenia silników okrętowych (do wody chłodzącej).

Wykonanie oznaczenia

Napełniłem butelkę z doszlifowanym korkiem o pojemności 301 cm² woda badaną tak, aby przy zamknięciu je korkiem nie powstał wewnątrz pęcherzyk powietrza. Następnie otworzyłem butelkę i dodałem do próbki 2 cm² roztworu siarczanu VI manganu II i 2 cm² alkalicznego roztworu jodku potasowego. Butelkę ponownie zamknąłem szczelnie korkiem ze szlifem tak, aby wewnątrz nie powstał pęcherzyk powietrza.

Zawartość badanej próbki dokładnie wymieszałem wstrząsając butelką w ciągu 30-50 sekund, po czym wstawiłem ją w ciemne miejsce do opadnięcia osadu. Następnie do butelki dodałem 1 cm³ stężonego kwasu siarkowego, butelkę zamknąłem korkiem tak, aby wewnątrz nie powstał pęcherzyk powietrza. Zawartość butelki mieszałem aż do rozpuszczenia się brązowego osadu.

Z otrzymanego klarownego roztworu odmierzyłem do kolby stożkowej 100 cm³ badanej próbki i miareczkowałem natychmiast roztworem tiosiarczanu sodowego, do odzyskania jasnożółtego zabarwienia. Następnie dodałem 1 cm³ roztworu skrobi. Próbkę miareczkowałem nadal do zmiany zabarwienia z ciemnoniebieskiego na bezbarwne.

Zawartość tlenu X w mg/dm³ w badanej próbce określiłem ze wzoru:

gdzie:

V_1śr - objętość roztworu tiosiarczanu sodowego zużyta do miareczkowania

100 cm³ badanej próbki (średnia wartość kilku miareczkowań) w cm³;

V - pojemność butelki użytej do wykonania oznaczeń w cm³;

V₂ - suma objętości dodanych roztworów: siarczanu (VI), manganu (II), alkalicznego roztworu jodku potasu oraz stężonego kwasu siarkowego w cm³;

k - miano tiosiarczanu sodowego (0.025 M).

Dane otrzymane w czasie oznaczania tlenu:

k=0,025 M, V=301 cm³, V₂=6 cm³, V_œr=(3.6 + 3.7)/2 = 3.65 cm³

X= 0,1862 mg/l = 0,1862 ppm

Obliczona zawartość tlenu przekracza dopuszczalne normy, które wynoszą 0,01÷0,05ppm.

Zalecam odtlenienie wody siarczynem sodowym lub hydrazyną poprzedzone odtlenianiem termicznym.

2. Oznaczanie zawartości amoniaku.

W wysoko obciążonych kotłach zachodzi niebezpieczeństwo powstawania amoniaku poprzez syntezę wodoru i azotu rozpuszczonych w wodzie. Zjawisko to występuje w wysokich temperaturach i przy wysokich ciśnieniach osiąganych we współczesnych kotłach. W obecności wody i tlenu amoniak posiada właściwości korozyjne reagując szczególnie mocno z miedzią, która wchodzi w skład stopów, z których wytwarzane są wymienniki ciepła ( opłonki i płomieniówki ).

Dodatkowym niebezpieczeństwem jest możliwość tworzenia kwasu azotowego z tlenków azotu, które mogą przedostawać się ze spalin do wody przy niskich ciśnieniach pary w uszkodzonym kotle.

Wykonanie oznaczenia.

Amoniak reaguje z odczynnikiem Nesslera (K₂HgJ₄) tworząc związek o nie ustalonej budowie, żółtym zabarwieniu, którego intensywność jest proporcjonalna do stężenia amoniaku. Reakcja przebiega wg schematu:

2K₂HgJ₄ + NH₃ + 3KOH → NH₂Hg₂OJ + 7KJ + 2H₂O

Cylinder Nesslera napełniłem do kreski próbką badanej wody. Następnie dodałem 1 cm³ 28% winianu sodowo-potasowego, wymieszałem, dodałem 1 cm³ odczynnika Nesslera i powtórnie wymieszałem. Po 10 minutach porównałem intensywność zabarwienia z roztworami wzorców trwałych.

Oznaczanie jonu amonowego NH₄⁺

gdzie:

a - zawartość jonu amonowego w badanej próbce określona przez porównanie ze skalą wzorców,

V -objętość próbki badanej w cm³.

Otrzymane wielkości:

a = 0.020 mg/dm³, V = 50 cm³

X = 0.4 ppm

Oznaczanie amoniaku

gdzie:

X - zawartość jonów amonowych,

A - współczynnik określony z tabeli w %. (A dla 19^oC i pH= 9.6 wynosi 50 %)

Y = 0.2 ppm

---