CDU 628.1/.3:620.1:546.17 Junio 1994

NORMA Calidad del agua

DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO KJELDAHL UNE ESPAÑOLA Método de mineralización con selenio

(ISO 5663: 1984) EN 25663 I (Versión oficial EN 25663: 19931 I

NORMA EUROPEA

Esta norma UNE es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 25663, de fecha septiembre de 1993.

Secretaria del

CTN 77

AENOR

Esta norma anula y sustituye a la Norma UNE 77-055

de fecha mayo de 1983

Las observaciones relativas a la presente norma deben ser dirigidas a

AENOR - Fernández de la Hoz, 52 - 28010 Madrid

UNE-EN 25663 Water quality. Determination of Kjeldahl nitrogen. Method after mineralization with selenium. (ISO 5663:1984)

@ AENOR 1994 Qualité de I’eau. Dosage de I’azote Kjeldahl. Méthode apr&s minbalisation au Dep,.jsito legal: M ,7 863-94 SékkMIl. (60 5663:1984) Grupo 10

NORMA EU ROPEA EUROPEAN STANDARD EN 25663 NORME EUROPÉENNE EUROPhCHE NORM

Septiembre 1993

CDU 628.1/.3:620.1:546.17

Descriptores: Ensayo de aguas, agua potable, aguas residuales, calidad, contaminacion de agua, análisis químico, determinación, nitrbgeno, método Kjeldahl, mineralización, selenio.

Versión en español

Calidad del agua

DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO KJELDAHL

Método de mineralización con selenio

(ISO 5663: 1984)

Water quality. Determination of Qualitb de I’eau. Dosage de I’azote

Kjeldahl nitrogen. Method after Kjeldahl. Méthode apres minéralisation

mineralization with selenium. au sélénium.

(150 5663:1984) (ISO 5663:1984)

Wasserbeschaffenheit. Bestimmung

von Kjeldahl-Stickstoff. Verfahren

nach Aufschlufi mit Selen.

(ISO 5663: 1984)

Esta Norma Europea ha sido aprobada por CEN el 1993-09-l 0 y es idéntica a la Norma ISO de referencia. Los miembros de CEN están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones den- tro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la Norma Europea como norma nacional.

Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, pueden obtenerse en la Secretaría Central de CEN o a través de sus miembros.

Esta Norma Europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CEN en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene el mismo rango que aquéllas.

Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, No- ruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, Suecia y Suiza.

CEN COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN

European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung

SECRETARíA CENTRAL: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles

@ 1993 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.

EN 25663: 1993 -4-

ANTECEDENTES

Esta Norma Europea ha sido asumida por el CEN/TC 230 “Calidad del Agua” a partir de los trabajos del ISOiTC 147 “Calidad del agua” de la Organización Internacional de Normalización ISO.

El CENITC 230 ha decidido someter el Proyecto Definitivo a los miembros de CEN para votación por el Procedimiento de Aceptación Única (UAP).

El resultado del procedimiento de aceptación única ha sido positivo.

Esta Norma Europea deberá tener rango de norma nacional, bien por publicación de un texto idéntico, bien por ratificaci6n, lo más tarde en marzo de 1994 y deben retirarse todas las normas nacionales en contra- dicción lo más tarde en marzo de 1994.

Según las Reglas Comunes CENKLC, los países siguientes deben aplicar esta Norma Europea: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Norue- ga, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, Suecia y Suiza.

DECLARACIÓN

El texto de la Norma Internacional ISO 5663: 1984 ha sido aprobado por CEN como Norma Europea sin ninguna modificación.

-5- EN 25663:1993

NORMA INTERNACIONAL ISO 5663: 1984

Calidad del agua

DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO KJELDAHL

Método de mineralización con selenio

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN

1 .l Sustancia determinada

Esta norma internacional especifica un procedimiento para la determinación de nitrógeno por un méto- do tipo Kjeldahl. Sólo se determina nitrógeno trivalente negativo. El nitrógeno orgánico en forma de azida, azina, azo, hidrazona, nitrito, nitro, nitroso, oxima o semicarbazona no se determina cuantitati- vamente. El nitrógeno de compuestos heterocíclicos nitrogenados puede recuperarse de manera incom- pleta.

1.2 Tipo de muestras

El método se aplica al análisis de aguas naturales, potables y residuales.

1.3 Intervalo de determinación

En el volumen de muestra, puede determinarse un contenido de nitrógeno Kjeldahl, PN, de hasta 10 mg. Si se emplea un volumen de ensayo de 10 ml, corresponderá a una concentración en la muestra de hasta PN = 1 000 mg/l.

1.4 Límite de detección

El límite de detección determinado experimentalmente (con 4 grados de libertad) es pN = 1 mgA usan- do un volumen de ensayo de 100 ml.

1.5 Sensibilidad

Con un volumen de ensayo de CentraCión pN = 2,8 mg/l.

2 NORMAS PARA CONSULTA

ISO 71 SO- 1 - Calidad del agua.

3 DEFINICIÓN

100 rnl, l,O ml de ácido clorhídrico de 0,02 mol/l es equivalente a una con-

Determinación de amonio. Parte 1: Método espectrofotométrico.

Para los fines de esta norma internacional, se aplica la definición siguiente:

nitrógeno Kjeldahl: Contenido de nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal de una muestra determi- nado después de su mineralización.

No se incluye el nitrógeno en forma de nitrito o nitrato y no queda incluido necesariamente, todo el ni- trógeno orgánico.

EN 25663: 1993 -6-

4 FUNDAMENTO DEL MÉTODO

Mineralización de la muestra para formar sulfato amónico, a partir del cual se libera el amonio, que se des- tila y determina a continuación mediante una valoración.

Conversión de los compuestos nitrogenados reactivos a sulfato amónico, por mineralización de la muestra con ácido sulfúrico con un alto contenido de sulfato potásico, con objeto de elevar el punto de ebullición de la mezcla, en presencia de selenio, que actúa como catalizadorl).

Liberación de ion amonio a partir del sulfato amónico mediante la adición de un álcali y destilación sobre una solución indicadora de ácido bórico.

Determinación del ion amonio en el destilado por valoración con ácido factorizado.

También puede realizarse una determinación directa del ion amonio en el mineralizado por espectrofoto- metría a 655 nm (véase el capítulo ll).

5 REACTIVOS NECESARIOS

En los análisis, se deben utilizar únicamente reactivos de calidad analítica reconocida, y agua destilada pre- parada tal y como se describe en el apartado 5.1.

5.1 Agua, exenta de amonio, preparada por uno de los métodos siguientes.

5.1.1 Método de intercambio iónico. Se hace pasar agua destilada a través de una columna rellena de una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida (en la forma hidrogenada) y se recoge el eluato en un

recipiente de vidrio con tapón también de vidrio que ajuste bien. Se añade aproximadamente 10 g de la misma resina a cada litro del eluato recogido para su conservación.

5.1.2 Método de destilación. Se añaden 0,lO ml 40,Ol ml de ácido sulfúrico (véase apartado 5.3) a 1 000 ml -+ 10 ml de agua destilada y se redestila en un equipo que sea de vidrio en su totalidad. Se despre- cian los primeros 50 ml de destilado y se recoge el resto en un recipiente de vidrio con tapón también de vi- drio que ajuste bien. Se añaden 10 g aproximadamente de resina de intercambio catiónico fuertemente ácida (en la forma hidrogenada) a cada litro de destilado recogido.

5.2 Ácido clorhídrico, p = 1,18 g/mI.

5.3 Ácido sulfúrico, p = 1,84 g/ml.

PRECAUCIÓN-Este reactivo causa fuertes quemaduras.

Debe usarse siempre ácido sulfúrico de la máxima pureza. Se debe prestar especial atención a las especifica- ciones del fabricante en lo que respecta a su contenido en nitrógeno.

5.4 Hidróxido sódico, solución de aproximadamente 500 g/l.

PRECAUCIÓN-Este reactivo causa fuertes quemaduras.

Se disuelven 500 g 2 20 g de hidróxido sódico en unos 800 ml de agua. Se enfría a temperatura ambiente y se diluye 1 I con agua en una probeta.

1) Se ha seleccionado selenio como catalizador, en vez de mercurio, a causa de la sensibilización de muchos países en relación con la toxicidad del mercurio. Sin embargo, no debe desestimarse la toxicidad del selenio. Véase en el apartado ll.2 un procedimiento de eliminación de selenio de los residuos mineralizados.

-7- EN 25663: 1993

5.5 Ácido clorhídrico, solución volumétrica factorizada c(HCI) = 0,lO mol/l.

Esta solución debe prepararse por dilución del ácido clorhídrico (véase apartado 5.2) y posterior factoriza- ción por los procedimientos analíticos usuales. Opcionalmente puede utilizarse una disolución comercial de concentración garantizada.

5.6 Ácido clorhídrico, solución volumétrica factorizada c(HCI) = 0,02 mol/l.

Esta solución debe prepararse por dilución del ácido clorhídrico (véase 5.2 ó 5.5), y posterior factorización por los procedimientos analíticos usuales. Opcionalmente puede utilizarse una solución comercial de con- centración garantizada.

5.7 Solución indicadora de ácido bórico

5.7.1 Se disuelven 0,5 g i 0,l g de rojo de metilo en aproximadamente 800 ml de agua y se diluye a 1 I con agua en una probeta.

5.7.2 Se disuelven 1,5 g $: 0,l g de azul de metileno en aproximadamente 800 ml de agua y se diluye a 1 I con agua en una probeta.

5.7.3 Se disuelven 20 g _+ 1 g de ácido bórico (HlBO3) en agua templada. Se enfría a temperatura ambien- te. Se añaden 10 ml k 0,5 ml de la solución de rojo de metilo (véase 5.7.1) y 2,0 mi ? 0,l ml de la solución de azul de metileno (véase 5.7.2) y se diluye a un litro con agua en una probeta.

5.8 Mezcla catalizadora

PRECAUCIÓN - Esta mezcla es tóxica. Debe evitarse la inhalación de cualquier polvo procedente de su pre- paración o uso. Todos los residuos que contengan selenio deben ser recogidos para la recuperación de se- lenio (véase ll .2) o eliminados de forma controlada.

Se mezclan completamente 1 000 g 2 20 g de sulfato potásico y 10 g + 0,2 g de gránulos de selenio.

5.9 Perlas de vidrio o fragmentos para ebullición

6 APARATOS NECESARIOS

Material general de laboratorio y

6.1 Matraces de mineralización Kjeldahl, diseñados especialmente, de capacidad suficiente para contener el volumen de ensayo utilizado en los análisis, en ningún caso superiora 500 ml.

Es aconsejable que sean adecuados para que se acoplen directamente al equipo de destilación (véase 6.2)

6.2 Equipo de destilación, con cabeza de destilación antisalpicaduras y un refrigerante vertical, cuya salida pueda sumergirse en la solución absorbente.

Si los matraces Kjeldahl (véase 6.1) no son adecuados para su acoplamiento directo al equipo de destila- ción, son necesarios matraces de destilación independientes.

PRESTAR ATENCIÓN A LA LIMPIEZAPRELIMINAR DEL EQUIPO DE DESTILACIÓN

Siempre que el equipo haya estado fuera de uso durante varios días, se debe llevar a cabo el procedimiento siguiente:

Se añaden unos 350 ml de agua (véase 5.1) al matraz de destilación. Se añaden varias perlas de vidrio o fragmentos para ebullición (véase 5.91, se monta el equipo y se destilan al menos 100 ml. Se desprecian el destilado y el residuo del matraz de destilación.

EN 25663: 1993 -8-

7 TOMA DE MUESTRAS

Las muestras de laboratorio deben tomarse en recipientes de vidrio o polietileno. Deben analizarse tan pronto como sea posible, o bien conservarse entre 2 “C y 5 “C hasta su análisis. La acidificación con ácido sul- fúrico (véase apartado 5.3) a pH < 2 también puede utilizarse como ayuda en la conservación de la mues- tra, asegurándose que se ha evitado cualquier posible contaminación de la muestra acidificada por absor- ción de amoníaco atmosférico.

8 PROCEDIMIENTO OPERATORIO

8.1 Volumen de muestra

Si se conoce la concentración aproximada de nitrógeno en la muestra, el volumen de muestra se selecciona como se indica en la tabla 1.

Tabla 1

Elección del volumen de ensayo

Concentración de nitrógeno Kjeldahl, PN

Volumen de ensayol)

I mg/1 l ml I

hasta 10 250

loa 20 100

2Oa 50 50

50 a 100 25 I I I

1) Cuando se utiliza la solución volumétrica de ácido clorhídrico 0.02 mol/l (véase apartado 5.6) para la factorización.

8.2 Ensayo en blanco

Se procede tal y como se describe en el apartado 8.3 utilizando un volumen aproximado de 250 ml de agua (véase 5.1) en lugardel volumen de muestra. Se anota el volumen de ácido clorhídrico (véase 5.6) consumido.

8.3 Determinación

PRECAUCIÓN - El proceso de mineralización puede desprender gases tóxicos de dióxido de azufre. Tam- bién puede liberarse sulfuro de hidrógeno y/o cianuro de hidrógeno en muestras contaminadas. Por tanto, la mineralización debe realizarse bajo sistemas efectivos de extracción de humos.

Se toma el volumen de muestra (véase 8.1) en el matraz Kjeldahl (véase 6.1) y se añaden, medidos con pro- beta, 10 ml de ácido sulfúrico (véase 5.3) y 5,0 g + 0,s g de mezcla catalizadora (véase 5.8). Se añaden varias perlas de vidrio o fragmentos para ebullición (véase 5.9) y se lleva a ebullición rápidamente el contenido del matraz bajo un sistema adecuado de extracción de humos. El volumen del contenido disminuirá según se vaya evaporando el agua hasta la aparición de humos blancos.

Una vez haya concluido la emisión de humos, se observa periódicamente el mineralizado y, después de que haya quedado transparente e incoloro o de ligera tonalidad marrón, se continua calentando durante 60 min más (véase la nota 1).

Después de la mineralización se deja enfriar el matraz a temperatura ambiente. Mientras tanto se miden 50 ml -+ 5 ml de solución indicadora (véase 5.7) en el matraz colector del equipo de destilación. Hay que ase- gurarse de que el extremo del refrigerante está por debajo de la superficie de la solución indicadora.

-9- EN 25663: 1993

Se añaden cuidadosamente 250 mi+ 50 ml de agua (véase apartado 5.1) al matraz de mineralización junto con varias perlas de vidrio o fragmentos para ebullición (véase 5.9). Se añaden a continuación, medidos con probeta, 50 ml de solución de hidróxido sódico (véase 5.4) y se acopla inmediatamente el matraz al equipo de destilación (véase la nota 2).

Se calienta el matraz de destilación de modo que se recoja el destilado a una velocidad aproximada de 10 ml/min. Se detiene la destilación cuando se haya recogido un volumen aproximado de 200 ml de destila- do. Se valora el destilado con ácido clorhídrico 0,02 mol/l (véase 5.6) hasta la aparición de color morado y se anota el volumen consumido (véase la nota 3).

NOTAS

1 Una vez evaporada el agua, la velocidad de calentamiento debe ser suficiente para obtener un reflujo de la mezcla ácida que llegue hasta la mitad del cuello del matraz. De este modo se asegura la obtención de una temperatura de minerallzaclón suft- cientemente alta.

2 Cuando el matraz no es compatible con el equipo de destilación, el contenido debe trasvasarse cuantitatrvamente a un matraz de destilación adecuado. Esto puede reallzarse convenlentemente en la etapa de adición de agua.

3 Puede utilizarse ácido clorhídrico 0,lO mol/l (véase 5.5) para la valoraclón de destllados procedentes de muestras que contengan una concentración elevada de nitrógeno.

9 EXPRESIÓN DE RESULTADOS

9.1 Método de cálculo

La concentración de nitrógeno Kjeldahl, PN, expresada en miligramos por litro, viene dada por la fórmula

Vl - v2

x c x 14,Ol x 1 000

Vo

donde

Vo

Vl

v2

es el volumen de ensayo, en mililitros (véase 8.1);

es el volumen, en mililitros, de ácido clorhídrico factorizado consumido en la valoración (véase 8.3);

es el volumen, en mililitros, de ácido clorhídrico factorizado consumido en la valoración del blanco (véase 8.2);

C es la concentración exacta, expresada en moles por litro, del ácido clorhídrico utilizado en la valora- ción;

14,Ol es el peso atómico del nitrógeno.

El resultado puede expresarse como la concentración másica de nitrógeno, PN, en miligramos por litro, o como la concentración molar de nitrógeno, cN, en micromoles por litro.

Para convertir PN en cN, se multipkan pN por 71,4.

9.2 Repetitividad

Las determinaciones de las desviaciones típicas para repetitividad obtenidas se indican en la tabla 2.

EN 25663: 1993 -lO-

Tabla 2

Desviaciones típicas para repetitividadl)

Muestra

Solución de urea

Solución de urea

Solución de urea

Agua residual

Residuo químico

Residuo químico

) Datos de Francia.

Concentración de nitrógeno,

PN mgll

Volumen de Desviación Grados de ensayo, ml típicaz) libertad

500 0,027 19

100 0,31 19

100 2,69 19

50 0‘68 19

200 0,19 15

100 0,48 15

2) Se ha utilizado para todas las factorizaciones ácido clorhídrico a 0,l mol/l, excepto para la solución estándar pN = 2 mgll para la cual se ha utilizado ácido clorhídrico a 0,02 mol/l.

3) Valores medios de las determinaciones.

10 INTERFERENCIAS

La presencia de nitrato y/o nitrito puede ser fuente de errores tanto positivos como negativos. Los nitratos y/o nitritos pueden reducirse en las condiciones del análisis a amonio, originando resultados erróneamente altos. Los nitratos y/o nitritos pueden también formar sales amónicas con el amonio de la muestra. Estas sa- les pueden descomponerse a la temperatura de mineralización dando como resultado una pérdida de ni- trógeno en forma gaseosa y, por tanto, resultados erróneamente bajos. Si se sospecha que la concentración de nitratos y/o nitritos de la muestra puede causar desviaciones inaceptables o bien pérdida de precisión, debe procederse a la reducción separada a amonio previamente al proceso de mineralización.

También se obtienen resultados erróneos por defecto si el proceso de mineralización se prolonga demasia- do. El procedimiento descrito en el capítulo 8 debe observarse escrupulosamente.

Il NOTAS SOBRE EL PROCEDIMIENTO

11.1 El ion amonio puede determinarse directamente en el mineralizado por lectura espectrofotométrica a 655 nm. Debe seguirse el procedimiento siguiente.

Después de dejar enfriar el matraz tras la mineralización, se añaden al matraz 50 ml + 10 ml de agua (véase apartado 5.1). Se añaden 2 gotas de solución de 4-nitrofenol de lg/l. A continuación y muy despacio, se añade solución de hidróxido sódico (véase 5.4) mientras se mezcla y se enfría la solución, hasta que se desa- rrolla un color persistente amarillo pálido. Se añaden entonces varias gotas de ácido sulfúrico (véase 5.3) hasta que desaparezca el color amarillo. Se trasvasa la solución cuantitativamente a un matraz aforado de 200 ml y se enrasa con agua (véase 5.1). Determinar el ion amonio en esta solución de acuerdo con el proce- dimiento espectrofotométrico (véase la Norma ISO 7150-l). Las soluciones de calibración y blanco deben pararse siguiendo el procedimiento descrito, ya que las altas concentraciones de sulfato sódico en la solu- ción mineralizada neutralizada afectarán al calibrado del procedimiento espectrofotométrico. La concen- tración de amonio, PN, expresada en miligramos por litro, determinado por el procedimiento espectrofoto- métrico debe multiplicarse por un factor de 2OO/Vo, donde VO es el volumen de muestra en mililitros (véase 8.1). para obtener la concentración de nitrógeno Kjeldahl, PN, expresado en miligramos por litro, de la muestra.

-ll- EN 25663: 1993

ll .2 Procedimiento aconsejado para la eliminación de selenio de los residuos de mineralización

Los residuos deben almacenarse en recipientes de vidrio etiquetados como “tóxico”. Para eliminar el sele- nio, el contenido debe acidificarse (pH 2). La reducción de la solución ácida con cloruro de estaño (II) (aña- dido en forma sólida) producirá un precipitado de selenio rojo susceptible de ser filtrado y depositado de forma controlada.

12 INFORME DE ENSAYO

El informe de ensayo debe incluir la información siguiente:

a) referencia a esta norma internacional;

b) toda la información necesaria para la completa identificación de la muestra;

c) detalles del almacenamiento y conservación de la muestra antes de su análisis;

d) la repetitividad obtenida;

e) el resultado y la forma de expresión empleada;

f) detalles de cualquier operación no incluida en esta norma internacional, o considerada como opcional, junto con cualquier circunstancia que pueda haber afectado a los resultados.