Upload
urvi
View
28
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Teljes szerves széntartalom (TOC) meghatározása talajban. Készítette : Zemplényi Zalán. Szerves anyagok és a szerves széntartalom szerepe a talajban. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Teljes szerves széntartalom (TOC)
meghatározása talajban
Készítette : Zemplényi Zalán
Szerves anyagok és a szerves széntartalom szerepe a talajban
• A talaj szerves anyagai magukban foglalnak a talajban élő minden organizmust az elpusztult organizmusok maradványaival együtt, azok különböző bomlási fázisában.
• A talaj szerves széntartalmának a két legfontosabb szerepe:
A talaj szerves anyagai táplálékforrásként szolgálnak a talaj állatvilága számára.
Alapvetően befolyásolja a talaj szerkezetét, fizikai tulajdonságait és vízmegkötő képességét.
Szerves anyagok és a szerves széntartalom szerepe a talajban
• A talajok szerves széntartalma a humusztartalommal, azaz a talaj szervesanyag-tartalmával arányos, így a szerves anyagok az egészséges talaj létfontosságú összetevői; azok csökkenése leromlott talajhoz vezet.
• Az egyik globális probléma a talajok szerves-anyag tartalmának folyamatos csökkenése.
• Ezt napjainkban sajnálatos módon szervetlen műtrágyák alkalmazásával igyekeznek helyettesíteni.
Szerves anyagok és a szerves széntartalom szerepe a talajban
• A szerves szén döntően befolyásolja a talaj szerkezetét, javítja a fizikai közeget, amelyen a gyökerek áthatolnak.
• A szerves anyagok felszívják a vizet – a tömegük hatszorosának megfelelő mennyiségű vizet képesek megkötni – jelenlétük ezért elengedhetetlen a növényzet számára a természetesen száraz és homokos talajokban.
• A szerves anyagokat tartalmazó talajnak jobb a szerkezete, ami elősegíti a víz beszivárgását, valamint csökkenti a talaj tömörödésre, erózióra, elsivatagosodásra és csuszamlásra való hajlamát.
TOC mérés elve• A TOC (Total Organic Carbon = Teljes Szerves
Széntartalom ) mérésekhez a minta elégetésével teljes oxidációt érnek el és
széntartalmának oxidálása során keletkezett szén-dioxid gáz mennyiségét mérik. • A talajban lévő széntartalom két részből áll: szerves szénből (TOC) és szervetlen szénből (TIC)• A legtöbb TOC készülék esetében a szerves szántartalmat 2 lépésben határozzuk meg:• Első lépésben meghatározzuk a teljes széntartalmat (TC),
majd második lépésben a szervetlen széntartalmat.• Végül képezzük az alábbi különbséget: TOC=TC-TIC
TOC készülék egyszerűsített elvi vázlata
NDIR áramlásmérő számítógép
halogéncsapda
Szárító adszorbens
Sav pumpa
Hulladékvíz elvezető
TIC kondenzáló
edény és spirál
kemence
oxigén
A TC meghatározása
• A minta bejuttatása a vivőgáz áramba, amely tiszta oxigén vagy levegő.
• A vivőgáz áram a mintát egy nagyhőmérsékletre (680-900 °C-ra) fűtött katalizátorral töltött csőbe juttatja (katalizátor pl. alumínium-oxid hordozóra felvitt platina).
• A mintában lévő összes szén az égési térben CO2 formájában jelenik meg.
• A vivőgáz a benne lévő szén-dioxiddal és egyéb égéstermékekkel együtt az elektromos szárító berendezésbe kerül, ahol lehül és dehidratálódik.
• Dehidratáció: A minták égetése során keletkező ill. elpárolgó víz egy Peltier hűtővel ellátott csőkígyóban kondenzálódik, a maradék vizet a gázáramból ezután adszorbens köti meg.
A TC meghatározása• Ezután a gázelegy áthalad egy halogén gázmosó
berendezésen.• Végül a gázáram az nem diszperzív infravörös
analizátorba (NDIR) jut , ahol a CO2 detektálása történik.
• Infravörös detektálhatóság oka: A CO2 IR aktív vegyértékrezgése:
O=C=O as 2349 cm-1 ,azaz a C=O kötésnek asszimetrikus vegyértékrezgése van
2349 cm-1 hullámszámnál.
A NDIR analizátor felépítése
A TIC és a TOC meghatározása
• Második lépésben a minta szervetlen szén tartalmat határozzuk meg:
• A készülék a bejuttatott mintából a szervetlen szenet szén-dioxid formájában savval (pl. foszforsav) felszabadítja, amelyet aztán a NDIR detektor jelezni tud. Azaz a TIC-t szén-dioxid formában határoztuk meg.
• A két eredmény alapján megadható a minta szervetlen, szerves és összes széntartalma:
• TOC=TC-TIC
Egyéb mérési lehetőségek
• Ha széndioxidot a mérés előtt metánná redukálják a meghatározásra a gázkromatográfiában elterjedten alkalmazott lángionizációs detektor (FID) alkalmazható.
• Ha a CO2 nagyobb mennyiségben keletkezik, elnyeletést és a klasszikus kémiai titrálást is alkalmazhatjuk.
TOC analizátor
• A TOC mérés előnye, hogy gyors mérés.• Egy példa a piacról: A Shimadzu TOC 5000A ára : $7900~ 1580000 ft (www.labx.com)
A TOC mérés bizonytalansága
• Bár a TOC ismertetett differenciális meghatározása sokféle hibát kiküszöböl, mégis befolyásolhatja a mért TOC értéket, hogy a szén tartalmú komponensek kémiai formában voltak jelen .
• A mintánkban ugyanis lehetnek olyan egyéb szenet tartalmazó ionok, amelyek nem CO2 formában távoznak el a rendszerből,
pl. CN-, OCN-, SCN-. Savazáskor ezekből HCN, HOCN, HSCN keletkezik.
A TOC mérés bizonytalansága
• A HCN, HOCN, HSCN molekulák nem abszorbeálnak fényt abban az infravörös hullámhossz tartományban ahol a CO2 –t mérjük, így nem lesznek belemérve a szervetlen szén (IC) értékébe, emiatt nem is kerülnek levonásra.
• Ha ezek az ionok jelen vannak, mennyiségük a teljes szerves széntartalom (TOC) értékében jelentkezik. A mért TOC ekkor nagyobb a ténylegesnél. (pozitív fals)
Irodalomjegyzék
• http://enfo.agt.bme.hu/drupal/node/5935• http://eki.sze.hu/ejegyzet/ejegyzet/kornymer/
3fejezet.htm#3.4• Nagy szerves anyag tartalmú szennyvizek KOI és
TOC értékeinek meghatározás - mérési leirat https://lists.ch.bme.hu/pipermail/vegyeszkar2005/.../attachment-0001.doc
• Fenntartható mezőgazdaság és talajmegőrzés : A szervesanyag-tartalom csökkenése, 2009• Dr. Bodnár Ildikó: Vízgazdálkodás és Vízvédelem
II.: Szennyvíztisztítás
Irodalomjegyzék
• Lakatos J.: Analitikai Kémiai Gyakorlatok Anyagmérnök BSc. Hallgatók Számára (2007) :Vízminta kémiailag oxidálható szerves anyag tartalmának meghatározása
• Környezeti minták vegyület-tartalmára jellemző összegparaméterek; TOC, TNb meghatározása: http://www.chem.elte.hu/system/files/TOC_gyakorlat_2011_0.pdf
• OKTATÁSI SEGÉDLET a Vízgazdálkodás- és vízminőségvédelem II. c. tantárgy laboratóriumi gyakorlatához , DE-MK, Környezet- és Vegyészmérnöki Tanszék 2011.