水质分析中总氮测定的问题探讨

关键词：无机

在天然水和废水中, 氮以亚硝酸盐、硝酸盐、无机铵盐、溶解态氨等无机态氮和蛋白质、氨基酸、尿素、叠氮化合物、联氮、偶氮、腙类、腈类等有机态氮形式存在, 总氮是无机氮和有机氮之和。大量生活污水或含氮工业废水排入水体, 使水中有机氮和各种无机氮化物含量增加, 生物和微生物类的大量繁殖, 消耗水中溶解氧, 使水体质量恶化。湖泊、水库中含一定量的氮, 造成浮游生物繁殖旺盛, 出现富营养化状态。因此, 总氮是衡量水质的重要指标之一。

1 实验部分

1.1 方法原理

在60℃以上水溶液中, 过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧, 硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子, 故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。分解出的原子态氧在120℃~124℃条件下, 可使水样中含氮化物的氮元素转化为硝酸盐。并且在此过程中有机物同时被氧化分解。利用紫外分光光度法于波长220nm和275nm处, 分别测出吸光度A220及A275按照公式求出吸光度A:A=A220-2A275, 按A的值查校准曲线并计算总氮含量。

1.2 仪器与试剂

(1) 仪器设备:紫外分光光度计uv-762;蒸汽消毒器; (2) 试剂:碱性过硫酸钾溶液;无氨水;盐酸溶液1+9;硝酸钾标准溶液。

2 实验影响因素

2.1 实验室环境

总氮的分析应在无氨的室内环境中进行分析室内不应含有其他的含氮化合物, 不能在分析氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等氮类项目的分析室内进行总氮项目的分析, 以提高结果的准确度, 降低环境的干扰。

2.2 实验用水的影响

总氮的国标测定方法中, 要求使用无氨水作为实验用水。取几种试验用水: (1) 无氨水; (2) 普通蒸馏水; (3) 超纯水; (4) 纯净水。与经过检验合格的过硫酸钾试剂, 氢氧化钠试剂配置成碱性过硫酸钾溶液进行对比试验。在实验条件均相同的情况下分析这4种水的消解液空白值为: (1) 0.0247; (2) 0.0935; (3) 0.0419; (4) 0.0466。除无氨水能使空白吸光值降至0.030以下, 其余试验用水则不符合标准要求。因此为了提高总氮测定结果的准确度和精密度, 建议用纯度较高的水, 如新鲜的无氨水。试验结果也表明, 试验用水的纯度是使空白吸光值符合标准要求的关键因素之一。

2.3 过硫酸钾试剂的影响

过硫酸钾试剂的纯度对该实验至关重要它直接影响到空白试验值的高低及测定结果的准确性。本文采用两个不同生产厂家的过硫酸钾进行曲线对比实验, A (北京某试剂厂) :氮化合物小于0.001%;B (成都某试剂厂) :氮化合物小于0.005%。分析所得结果见图1。

从图1可看出使用A厂生产的试剂吸光度数据所得标准曲线完全不成线性, 结论为药品问题。采用B厂生产的过硫酸钾所得数据计算的标准曲线为Y=0.0099+0.0097X r=0.9997通过标样 (203211) 检定, 曲线测得标样含量为1.29mg/L, 达到合格要求, 并符合允许误差范围。因此, 建议使用氮化合物小于0.001%的过硫酸钾试剂, 以尽量降低试剂中的含氮量, 提高曲线和结果的精确度。

2.4 碱性过硫酸钾溶液的配制

碱性过硫酸钾溶液的配制过程十分重要, 掌握不好, 会影响消解效果, 从而对测定结果产生一定的影响。实际上, 过硫酸钾的溶解速度非常慢, 其化学性质又不是十分稳定, 若要加快溶解, 绝对不能盲目加热, 即使加热, 也最好采用水浴加热法, 且水浴温度一定要低于60℃, 否则过硫酸钾会分解失效, 因此, 每次分析所用的过硫酸钾溶液, 最好现用现配, 最长放置时间不能超过3天。

2.5 消解时间的影响

消解过程是过硫酸钾分解产生原子态氧的过程, 时间过短造成过硫酸钾分解不完全而使实验空白值过大。研究表明, 随着时间的延长, 过硫酸钾在220nm处的吸光值逐渐降低。因此, 建议消解时间最少控制在50min左右, 以降低空白实验吸光度值。

3 结论

(1) 确保实验室环境的干净、整洁, 玻璃器皿最好专物专用, 避免交叉污染。 (2) 实验用水以无氨水最佳。 (3) 实验要求的过硫酸钾试剂最好选用氮化合物小于0.001%, 且配制以常规自然溶解, 放置时间不宜超过3天, 当发现空白值超过0.030时, 需要重新配制。 (4) 注意消解时间, 控制在50min左右结果更精确。

摘要：在利用《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》 (GB11894—89) 测定水中总氮时, 虽然步骤较为简单, 但实验条件要求较为苛刻, 准确度不宜把握, 任何一处细节出现偏差, 都会使空白值偏高, 从而对测量结果产生影响。为了保证总氮分析测定的精密性和准确性, 本文从试剂、器皿、操作过程等方面进行分析, 并以实验数据验证, 提出几个分析过程中既常见又关键的问题及解决方法, 以达到环境监测的要求。

关键词：总氮,紫外分光光度法,过硫酸钾消解