蒸餾法測定水中氨氮的問題探討

湯愛華，魏淑偉

(1.棗莊三益環(huán)保檢測有限公司，山東 棗莊 277800;2.棗莊學(xué)院 化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院，山東 棗莊 277160)

0 引言

氨氮以游離氨或者銨鹽的形式存在于水體中，二者的組成比由水的PH值和水溫決定.游離氨的含量與PH值成正向關(guān)系與水溫成反向關(guān)系;銨鹽則相反.水中氨氮主要來源于三方面:城市生活污水、氨和亞硝酸鹽間的互相轉(zhuǎn)化以及某些工業(yè)廢水，如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等.近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，私家車的數(shù)量也越來越多，大量的自用轎車和各種型號(hào)的貨車等交通工具也會(huì)向環(huán)境空氣排放一定量含氨的汽車尾氣.這些氣體中的氨溶于水中，也會(huì)形成氨氮，進(jìn)而污染水體.

氨氮是水質(zhì)評(píng)價(jià)中的一個(gè)重要指標(biāo)，有助于評(píng)價(jià)水體受污染情況和自凈的狀況.目前，常用來測定氨氮的兩種比色方法是經(jīng)典的納氏試劑比色法和苯酚－－次氯酸鹽法.國內(nèi)大多使用納氏試劑比色法，因?yàn)樗哂胁僮骱啽恪㈧`敏等特點(diǎn).但當(dāng)水樣帶有顏色、比較渾濁或含有干擾物質(zhì)時(shí)會(huì)影響顯色，進(jìn)而影響氨氮測定的準(zhǔn)確度.這樣的水樣，在分析時(shí)需作適當(dāng)?shù)念A(yù)處理.常用的預(yù)處理方法有絮凝沉淀法和蒸餾法.絮凝沉淀法操作簡便，耗時(shí)較少，但往往由于國產(chǎn)濾紙質(zhì)量較差，本身含有銨，且銨含量分布不均，造成空白吸光度值較高，降低了分析的靈敏度，甚至出現(xiàn)空白吸光度超過樣品吸光度的反?，F(xiàn)象.蒸餾法預(yù)處理耗時(shí)較長，也經(jīng)常存在以下問題:帶氮球的定氮蒸餾裝置，使用時(shí)間久了，橡皮乳膠易老化、漏氣;蒸餾時(shí)溫度過高，蒸餾速度過快，不能保證氨氮被硼酸充分吸收;比色時(shí)由于硼酸的存在，影響水樣的pH值，需做中和處理，但《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中對(duì)加入氫氧化鈉的量，以及中和硼酸的程度未做具體說明.

本文主要針對(duì)蒸餾法預(yù)處理存在的問題，進(jìn)行了探討.我們使用改進(jìn)了的蒸餾裝置對(duì)銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，蒸餾速度［1］控制在3～4ml/min;在合理控制pH值的前提下，探討了如何使用加堿法或稀釋法得到具有較高的精密度和準(zhǔn)確度的數(shù)據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要儀器:

YYSZL－201型多功能智能蒸餾儀見圖1(山東益源環(huán)?？萍加邢薰?、250 ml量筒、250 ml容量瓶.

圖1 多功能智能蒸餾儀

1.2 試劑

(1)無氨水:使蒸餾水通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂柱.

(2)25%氫氧化鈉

(3)輕質(zhì)氧化鎂:將氧化鎂在500℃下加熱，以除去碳酸鹽.

(4)0.05%溴百里酚藍(lán)指示液(pH6.0～7.6)

(5)硼酸溶液:稱取20g硼酸溶于水，稀釋至1L.

(6)納氏試劑

(7)酒石酸鉀鈉溶液

(8)銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液:稱取3.819g經(jīng)100℃干燥過的優(yōu)級(jí)純氯化銨溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀釋至標(biāo)線.

(9)銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液:移取5.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液于500ml容量瓶中，稀釋至標(biāo)線.

1.3 蒸餾方法

分取50 ml硼酸溶液移入250 ml容量瓶中，使得冷凝管出口位于容量瓶內(nèi)硼酸溶液液面之下，依次量取250 mL標(biāo)液移入蒸餾瓶中，加3滴溴百里酚藍(lán)指示劑，向蒸餾瓶中加入0.25 g輕質(zhì)氧化鎂，立即將蒸餾瓶與冷凝管連接好，加熱蒸餾［2］，使餾出液速率約為3～4 ml/min，至餾出液達(dá)200 ml時(shí)，停止蒸餾.采用加堿法處理樣品時(shí)，先加入適量25%氫氧化鈉溶液中和硼酸后，將餾出液定容到250 ml.采用稀釋法處理樣品時(shí)，直接將餾出液定容到250 ml.依據(jù)其濃度選用納氏試劑比色法進(jìn)行測定.

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1.校準(zhǔn)曲線的繪制

吸取0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50ml比色管中，加水稀釋至標(biāo)線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻.加1.5 mL納氏試劑，混勻，放置10 min后，在波長420 nm處，用光程20 mm比色皿，以無氨水作參比，測量吸光度.由測得的吸光度，減去零濃度空白的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以氨氮含量(mg)對(duì)校正吸光度的校準(zhǔn)曲線.

1.4.2.加堿法

分取加入適量25%氫氧化鈉的蒸餾預(yù)處理餾出液50ml，加入50mL比色管中，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻.加1.5 mL納氏試劑，混勻，放置10 min后，在波長420 nm處，用光程20 mm比色皿，以無氨水作參比，測量吸光度.

1.4.3.稀釋法

分取經(jīng)蒸餾預(yù)處理后直接定容的餾出液20ml，加入50mL比色管中，加水稀釋至標(biāo)線.加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，混勻.加1.5 mL納氏試劑，混勻，放置10 min后，在波長420 nm處，用光程20 mm比色皿，以無氨水作參比，測量吸光度.

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線比較

(a)標(biāo)準(zhǔn)曲線I:y=0.00696x+0.0015(r=0.99991)見表1.

表1

(b)標(biāo)準(zhǔn)曲線II:y=0.00694x+0.0010(r=0.99992)見表2.

表2

(c)標(biāo)準(zhǔn)曲線III:y=0.00658x+0.00676(r=0.99997)見表3.

表3

經(jīng)檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)曲線I、II、III無顯著性差異.因此，在操作中，不論是加入堿中和硼酸法，還是直接稀釋法，都要求操作條件與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)的條件盡量一致，這樣所得的數(shù)據(jù)才更準(zhǔn)確.

2.2 加堿法測量結(jié)果

對(duì)銨標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L這四個(gè)水樣的餾出液通過加入堿的方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)水樣平行測定3次，測定結(jié)果見表4.

表4 加入堿法測定結(jié)果

從表4中測定結(jié)果可以看出:對(duì)于氨氮標(biāo)液，在加入氫氧化鈉中和硼酸的前提下，回收率達(dá)到93% ～97%，加入堿的量以0.5m125%氫氧化鈉中和10ml硼酸最合適［3］.這是因?yàn)楫?dāng)氨氮濃度較低時(shí)，硼酸的存在影響了溶液的pH值，pH值會(huì)影響納氏平衡，進(jìn)而對(duì)吸光度和結(jié)果的影響較大.

2.3 稀釋法測量結(jié)果

對(duì)銨標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L這四個(gè)水樣的餾出液通過稀釋的方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)水樣平行測定3次，測定結(jié)果見表5.

表5 稀釋法測定結(jié)果

從表5的測定結(jié)果可以看出:對(duì)于氨氮標(biāo)液，在實(shí)驗(yàn)過程中通過稀釋的方法也能得到較高的回收率，且所得數(shù)據(jù)具有較高的精密度和準(zhǔn)確度.

2.4 蒸餾裝置的比較

國標(biāo)法中的氨氮蒸餾裝置，每次只能蒸餾一個(gè)樣品，且蒸餾溫度不易控制.多功能智能蒸餾儀，能有效抑制加熱曲線的振蕩，使得溫度恒定均勻，提高了控溫的精度.另外，它能實(shí)現(xiàn)單孔獨(dú)立控溫，在樣品少的時(shí)候，節(jié)約了電能.最重要的一點(diǎn)就是在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提下，提高了工作效率.

綜上所述，筆者采用了新的蒸餾裝置對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，新的蒸餾裝置比原裝置操作起來更簡便、省時(shí)，尤其是批量分析時(shí)更顯示出這—點(diǎn).從所得數(shù)據(jù)上看，不論是采取加入堿中和硼酸法還是稀釋法都能得到具有較高的精密度和準(zhǔn)確度的數(shù)據(jù).

氨氮是水質(zhì)測定中的一個(gè)重要指標(biāo)，在加入納氏試劑后，應(yīng)使溶液的pH值范圍控制在11.8～12.4之間［4］，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度才有保證.要做到準(zhǔn)確快速的測定氨氮值，還需要我們?cè)谄綍r(shí)的工作中不斷的探索.

［1］高木蘭.對(duì)氨氮測定中硼酸吸收氨氮量的探討［J］.河北化工 ，1996，1:51－53.

［2］水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002，278－279.

［3］肖福東.氨氮測定中采用蒸餾法處理樣品時(shí)加堿中和的探討［J］.云南環(huán)境科學(xué)，2003，B03:179－180.

［4］沈燕飛，厲以強(qiáng).氨氮測定過程中有關(guān)問題的探討［J］.環(huán)?？萍?，2008，14(3):17－18.