堿性過硫酸鉀消解離子色譜法測定地表水中總氮

胡糲丹，李曉曄，蘇靜

（1.重慶市綦江區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶401420；2.重慶德和環(huán)境工程有限公司，重慶401420）

堿性過硫酸鉀消解離子色譜法測定地表水中總氮

胡糲丹1，李曉曄2，蘇靜1

（1.重慶市綦江區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶401420；2.重慶德和環(huán)境工程有限公司，重慶401420）

建立采用堿性過硫酸鉀消解地表水樣品，Ba（OH）2粉去除消解液中大量硫酸鹽，離子色譜法測定了水中總氮（TN）含量的方法。此方法避免了國標法（HJ636-2012）測定地表水中的TN時存在空白值偏高的現(xiàn)象，對測定水樣中TN的靈敏度、準確度都有很大的提高。TN方法的檢出限為0.007mg·L-1，TN標準物質(zhì)樣品測定結(jié)果在定值范圍內(nèi)，測定結(jié)果的相對標準偏差小于2%（n=7）。本方法操作簡單，檢出限低，精密度和準確度滿足分析測試要求，適用于地表水中總氮的測定。

離子色譜法；堿性過硫酸鉀；Ba（OH）2；總氮

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

DIONEXICS-90型離子色譜儀BXM-30R型立式壓力蒸汽滅菌器（上海博迅）；Ba（OH）2，分析純；K2S2O8、NaOH和NaHCO3均為優(yōu)級純；Na2HCO3為基準試劑；Milli-QA10型超純水機，超純水的電阻率為18.25MΩ·cm；1000mg·L-1硝酸鹽標準樣品，國家環(huán)境保護部標準樣品研究所。

堿性K2S2O8溶液：稱取4gK2S2O8和1.5gNaOH溶于超純水中，稀釋至100mL，溶液存放在聚乙烯瓶內(nèi)，可貯藏存一周。

1.2 色譜條件

IonPac AS23陰離子分離柱；AG23陰離子保護柱；戴安ASRS-300 4mm陰離子抑制器，抑制器電流25mA；DS5電導檢測器；載氣為高純N2，流速1.0mL·min-1；進樣量為25μL。按儀器使用說明書要求，配制淋洗液濃度為4.5mmol·L Na2CO3和0.8mmol·L-1Na2CO3混合溶液。

1.3 水樣的預處理

用清潔的玻璃瓶采集地表水樣品，水樣采集后應經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾，放入4℃冰箱中保存，在24h內(nèi)進行測定。取20mL地表水樣置于25mL比色管中,加入5mL堿性K2S2O8溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩裹緊管塞以防迸濺出。將比色管置于立式壓力蒸汽滅菌器中，加熱溫度達124℃保持30min，自然冷卻后開閥放氣，取出冷至室溫。在消解水樣中加入一定量的Ba（OH）2粉使水中大部分沉淀后經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾，使用離子色譜儀測定消解液中濃度，再換算得出對應的總氮濃度。地表水（20mL）中總氮濃度按下式計算：CN=25m/20，式中m為水樣測定的TN濃度（mg· L-1）；20為原水樣體積；25為水樣消解體積。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法原理

在124℃的堿性條件下,用K2S2O8作氧化劑，將水樣中氨、銨鹽、亞硝酸鹽以及大部分有機氮化合物氧化成硝酸鹽。K2S2O8分解完全后會產(chǎn)生大量硫酸根，在消解后的水樣中加入Ba（OH）2粉使大部分沉淀，減小對其他離子測量的影響。

2.2 校準曲線繪制

將1000mg·L-1硝酸鹽標準樣品用超純水稀釋成濃度為為0.00、0.50、2.00、5.00,10.0,20.0mg·L-1的硝酸鹽標準系列。按上述色譜條件用離子色譜法進行測定，以硝酸鹽濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結(jié)果表明，硝酸鹽在0.00～20.0mg·L-1濃度范圍內(nèi)峰面積值與質(zhì)量濃度之間有著良好的線性關(guān)系，其回歸方程為Y=0.247X+0.005,相關(guān)系數(shù)r=0.9993。

2.3 方法的檢出限

按照試驗步驟的全過程對低濃度的硝酸鹽標準液平行測定7次，得到7次測定結(jié)果的相對標準偏差S為0.00318mg·L-1。按MDL=t（n-1,0.99）×s計算檢出限，式中（n-1,0.99）為置信度99%、自由度（n-1）時的t值，當n=7時，t值取3.143，s為標準偏差［6］。根據(jù)上式計算該方法硝酸鹽的檢出限為0.03mg·L-1，TN檢出限為MDL（TN）=MDL（硝酸鹽）× 14/62=0.007mg·L-1，本方法TN的檢出限比HJ636-2012的檢出限0.050mg·L-1更低。

2.4 空白試驗

本實驗采用Milli-Q A10型超純水機產(chǎn)出的超純水進行空白試驗。試驗結(jié)果表明，超純水空白干凈，未檢出待測組分，不干擾樣品的測定。因此，在樣品分析過程中無需咸去試劑空白。

2.5 精密度和準確度試驗

用紫外分光光度法和離子色譜法按1.3試驗步驟對TN標準樣品（1.98±0.13mg·L-1）分別平行測定7次，計算其相對標準偏差，結(jié)果見表1。

表1 精密度和準確度試驗結(jié)果（mg·L-1）Tab.1 Test results of precision and accuracy

由表1可知，離子色譜法與紫外分光光度法分別測得的TN標準樣品結(jié)果均在定值范圍內(nèi)，但離子色譜法測得TN的結(jié)果比紫外分光光度法更接近環(huán)境標準樣品的中間值，精密度更佳。結(jié)果表明，本方法具有較好的重現(xiàn)性和準確性。

2.6 加標回收率試驗

采集5組不同地點的地表水樣品，一組雙份，一份按1.3試驗步驟處理后進行離子色譜分析，一份加入50μL硝酸鹽標準樣品后按1.3試驗步驟處理后進行離子色譜分析，試驗結(jié)果見表2。

表2 加標回收率試驗結(jié)果Tab.2 Test results of standard recovery rate

表2結(jié)果表明，地表水經(jīng)消解處理后的硝酸鹽加標回收率在93.5%～104.0%之間，方法加標回收率符合分析測試質(zhì)量要求，表明本方法測定結(jié)果可靠。

2.7 實際樣品的測定

取5組不同地點的地表水樣品，用1.3樣品的測定步驟進行總氮的測定，結(jié)果與堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定的結(jié)果進行比對，對比結(jié)果見表3。

表3 實際樣品測定試驗Tab.3 Test results of samples

由表3可見，采用離子色譜法測地表水中TN與采用的國標法進行對比，兩種方法測定結(jié)果的相對偏差小于7%。

3 結(jié)論

采用堿性過硫酸鉀消解地表水樣品，Ba（OH）2粉去除消解液中大量硫酸根，離子色譜法測定水中TN的含量是可行的。本方法省去了國標法（HJ636-2012）中顯色反應和儀器比色的步驟,有效地解決了國標法實驗過程中殘留K2S2O8和過量NaOH在220mm下對吸光度造成的干擾和波長測定重現(xiàn)性問題，也避免了由于過硫酸鉀不純導致樣品空白過大的問題。在消解后的水樣中加入一定量的Ba（OH）2粉使大部分硫酸根沉淀，減小對其他離子測量的影響，避免對離子色譜柱的傷害。離子色譜法測定水中TN操作簡單，方法回收率高、重復性好、檢出限低，TN標準物質(zhì)樣品測定結(jié)果在定值范圍內(nèi)，表明該方法測定結(jié)果可靠，能滿足對水中不同范圍的總氮的監(jiān)測要求。

［1］國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法（第4版）［M］.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002.

［2］HJ636-2012水質(zhì)總氮的測定-堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法［S］.

［3］齊文啟,陳光,孫宗光等.總磷、總氮監(jiān)測中存在的有關(guān)問題［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2005，21（2）：31－35.

［4］任妍冰，曹雷，楊慧林，余勇.堿性過硫酸鉀紫外光度法測定水中總氮時影響空白值的因素［J］.江蘇環(huán)境科技，2008，（S1）：48－50.

［5］韓耀宗,念宇,宋新山.堿性過硫酸鉀消解-離子色譜法測定水質(zhì)總氮［J］.中國環(huán)境監(jiān)測,2010,26（4）：37-40.

［6］中國人民共和國環(huán)境保護部.HJ168-2010環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導則［S］.

Alkaline potassium persulfate digestion ion chromatography determination of total nitrogen in surface water

HU Li-dan1，LI Xiao-ye2，SU Jing1
（1.Qijiang Count Environmental Monitoring Station in Chongqing District，Chongqing 401420,China; 2.Dehe environmental engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401420,China）

The surface water samples were digested by alkaline potassium persulfate.The sulfate was removed by Ba(OH)2in digestion solution.Then TN in water was determined by ion chromatography.This method avoids the national standard method（HJ636-2012）when the determination of total nitrogen in surface water exists the phenomenon of higher blank value,sensitivity and accuracy of the determination of total nitrogen in water samples has greatly improved.Method detection limit of total nitrogen was 0.007 mg/L,total nitrogen standard material sample determination results within the scope of the fixed value,the determination results,the relative standard deviation less than 2%（n=7）.This method is simple to operat,low detection limit,precision and accuracy meet the requirement analysis,and is suitable for the determination of total nitrogen in surface water.studied in test of photocatalytic performance,Results indicates that the degradation rate is up to 99.2%,the nano-ZnO performance high catalytic activity.

Ion chromatography;The alkaline potassium persulfate;Barium hydroxide;Total nitrogen

O657.7

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170127

2016-11-28

胡糲丹（1982-），漢，女，本科，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。