วิธีมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์ (Standard Operating Procedure)

Total Kjeldahl Nitrogen (TKN)

โดยวิธี Kjeldahl และ Titration

ไนโตรเจน(Nitrogen) ในรูปสารอินทรีย์รวมถึงสารอินทรีย์ในธรรมชาติเช่นโปรตีน(protein)Peptides Nucleic Acid และ Urea และยังรวมถึงสารอินทรีย์สังเคราะห์อีกมากมาย สำหรับการวิเคราะห์นั้นสามารถหาปริมาณรวมของ Ammonia และ Nitrogen ในรูปสารอินทรีย์โดยเรียกรวมตามวิธีการวิเคราะห์ว่า Kjeldahl Nitrogen ปริมาณไนโตรเจนที่หาได้โดยวิธี Kjeldahl นี้ไม่รวมถึง Azide Azine Azo Hydrazone Nitrate Nitrite Nitro Nitroso Oxime และ Semi-carbazone

1. ขอบข่ายการทดสอบ

วิธีนี้ใช้ได้กับตัวอย่างน้ำเสีย

2. รายละเอียดการประกันคุณภาพ(quality assurance criteria)

2.1 QA Limit สำหรับ Recovery Spiked Sample เท่ากับ 20%

2.2 QA Limit สำหรับการวิเคราะห์ซ้ำเท่ากับ 15%

3. หลักการ

ปริมาณ Amino Nitrogen ในสารอินทรีย์ แอมโมเนียอิสระ และ แอมโมเนีย-ไนโตรเจน ในตัวอย่าง เปลี่ยนเป็น Ammonium Sulfate [(NH₄)₂SO₄] ภายใต้สภาวะที่มี H₂SO₄ และ K₂SO₄ โดยมี CuSO₄ เป็นตัว Catalyst หลังจากนั้นแอมโมเนียในสภาวะที่เป็นด่างจะถูกกลั่นและถูกจับใน Boric Acid แล้วนำไป ไตรเตรต(titrate) ด้วยกรด H₂SO₄

4. สิ่งรบกวน

ปริมาณของ Nitrate ที่มากกว่า 10 mg/l สามารถทำให้เกิดการผิดพลาดกับค่าที่หาได้ สัดส่วนของเกลือและกรดในสารละลายที่นำไปย่อยสลายจะต้องควมคุมเพื่อให้อุณหภูมิในการย่อยสลายอยู่ระหว่าง 360-370 ^oC ปริมาณของสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ในตัวอย่างที่มีมากจะส่งผลให้อุณหภูมิไม่อยู่ในช่วงที่ต้องการ ปริมาณของเกลือหรือสารอนินทรีย์ที่มากเกินอาจทำให้อุณหภูมิสูงเกินไปและเกิดการ สูญเสีย Nitrogen ระหว่างการย่อยสลาย เช่นเดียวกัน ปริมาณของสารอินทรีย์ที่มากเกินจะทำปฏิกริยากับกรดทำให้สัดส่วนของเกลือและกรดเพิ่มขึ้น และส่งผลให้อุณหภูมิสูงขึ้น ในกรณีนี้ให้เติมกรด H₂SO₄ เข้มข้น 10 mL/3 g COD

6.1. ชุดเครื่องย่อยสลาย (digestion apparatus) ประกอบด้วย Kjeldahl Flasks ขนาด 800 ml และอุปกรณ์ทำความร้อนที่ให้ความร้อนได้ถึง 365-370 ^oC (การ Digestion ต้องทำในตู้ที่ดูดควันที่มีอุปกรณ์สำหรับดักไอกรดที่เกิดขึ้นจากการ Digestion)

6.4. ปิเป็ต(pipets)

6.5. กระบอกตวง(cylinder)

6.6. ขวดรูปชมพู่(flask)

7.1. น้ำกลั่นที่ปราศจาก แอมโมเนีย(ammonia)

7.2. สารละลายผสม อินดิเคเตอร์(indicator)

7.2.1.ชั่งสาร Methyl red มา 200 mg นำมาละลายใน ethyl alcohol 95% จำนวน 100 ml

7.2.2 ชั่งสาร Methyl blue มา 100 mg นำมาละลายใน ethyl alcohol 95% จำนวน 50 ml

7.2.3 นำสารละลาย ข้อ 7.2.1. และ 7.2.2. ผสมให้เข้ากัน สารละลายผสมนี้มีอายุ การใช้งาน 1 เดือน

7.3. สารละลาย Indicating Boric Acid

ชั่งสาร boric acid (H₃BO₃) จำนวน 20 g ในน้ำกลั่น เติมสารละลายผสม Indicatorจำนวน 10 ml แล้วเติมน้ำกลั่นให้ได้ 1 l

7.4. กรด H₂SO₄ เข้มข้น

7.5. สาร Potassium Sulfate (K₂SO₄)

7.6. สารละลาย Copper Sulfate (CuSO₄)

7.7. สารละลาย Sodium Hydroxide (NaOH) + Sodium thiosulfate (Na₂S₂O₃)

นำสาร NaOH จำนวน 500 g และ Na₂S₂O₃ จำนวน 25 g ละลายในน้ำกลั่นแล้วเติมน้ำกลั่นให้ได้ 1 l

7.8. สารละลาย Glutamic acid (1,000 mg/l=95.14 mg N/l)

อบสาร Glutamic acid ที่อุณหภูมิ 103 - 105^oC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง แล้วทำให้เย็นใน โถอบแห้ง(desiccator) ชั่งสารมา 1.000 g ใส่ใน Volumetric Flask ขนาด 1 l เติมน้ำกลั่นให้ได้ 1,000 ml สารละลายนี้เก็บไว้ในตู้เย็นได้นาน 3 สัปดาห์

7.9. สารละลายมาตรฐาน H₂SO₄ 1 N

นำกรด H₂SO₄ เข้มข้น มา 28 ml เจือจางให้ได้ 1,000 ml ด้วยน้ำกลั่น

7.10. สารละลายมาตรฐาน H₂SO₄ 0.02 N

7.11. สารละลาย Borate Buffer

นำสารละลาย 0.025 M Na₂B₄O₇ (9.5 g ของ Na₂B₄O_7× 10H₂O/L) มา 500 ml เติม 0.1 N NaOH จำนวน 88 ml แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 1,000 ml

8. การเตรียมเครื่องมือกลั่น

8.1 นำ Kjeldahl Flask ขนาด 800 ml เติม Pumic Stone 1-2 ช้อน

8.2 นำน้ำกลั่นที่ปราศจากแอมโมเนีย 500 ml

8.3 เติมสารละลาย Borate Buffer 20 ml แล้วปรับ pH ให้ได้ 9.5 ด้วยสารละลาย NaOH 6 N

8.4 นำไปกลั่นล้างชุดกลั่นจนกระทั่งปราศจาก Ammonia

8.5 ปล่อยให้ Kjeldahl Flask คงสภาพเดิมหลังจากกลั่นเสร็จแล้วจนกว่าจะเริ่มทำการกลั่นตัวอย่างจึงถอด Kjeldahl Flask ออกและเปลี่ยน Kjeldahl Flask ที่มีตัวอย่างแทนที่

9.1 การทำ Quality Control

ให้เลือกตัวอย่างมาอย่างน้อย 10% ของจำนวนตัวอย่างทั้งหมด นำมาตามปริมาตรที่ต้องการ เติมสารละลาย Glutamic acid (95.14 mg N/L) จำนวน 10 ml ปริมาณของNitrogen ที่ Spike เท่ากับ (10*95.14)/(ml ของตัวอย่าง) mg N/l แล้วนำไปวิเคราะห์เหมือนตัวอย่างทุกขั้นตอน

9.2 การเตรียมตัวอย่าง

9.2.1 ใส่ Pumic Stone 1 ช้อนตักสารขนาดใหญ่ลงใน Kjeldahl Flask ขนาด 800 ml แล้วเติมสาร K₂SO₄ ปริมาณ 6.7 g

9.2.2 เติมน้ำตัวอย่างในปริมาณที่เหมาะสมตามตารางข้างล่าง

9.2.6. นำไปต้มให้เหลือปริมาตรประมาณ 10 - 20 ml ในการต้มเมื่อน้ำระเหยไปหมดแล้ว จะมีควันขาวขุ่นเกิดขึ้นให้ต้มต่อไปอีก 30 นาที ตัวอย่างที่มีสีหรือขุ่นจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอ่อนหรือใส จึงปิดเตาทิ้งให้เย็น

9.2.9. นำ Kjeldahl Flask ที่มีตัวอย่างไปประกอบกับชุดกลั่น แกว่งขวดให้สารละลายเข้ากัน กลั่นโดยเก็บน้ำส่วนที่กลั่นได้อย่างน้อย 200 ml ในขวดรูปชมพู่ขนาด 500 ml ซึ่งมีสารละลาย Indicating Boric Acid อยู่ 50 ml รวมปริมาตรทั้งหมดที่จะได้เป็น 250 ml และให้ปลายของแท่งแก้วที่นำน้ำที่กลั่นได้ จุ่มอยู่ในสารละลาย Indicating Boric Acid

9.2.10. นำส่วนที่กลั่นได้ไป ไตรเตรต(titrate) หาค่า Ammonia ด้วยสารละลายมาตรฐาน H₂SO₄ จนกระทั่งสีเปลี่ยนเป็นสีม่วงอ่อน โดยใช้น้ำกลั่น 200 ml ผสมกับ Indicating Boric Acid 50 ml เป็นตัวเทียบสีจุดสิ้นสุด

9.2.11. ให้ทำ Blank โดยใช้น้ำกลั่นแทนน้ำตัวอย่างและวิเคราะห์เหมือนกับตัวอย่างทุกขั้นตอน

12. การคำนวณ