水中氨氮測定方法的比較分析

安慧慧

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)保處環(huán)境監(jiān)測公司，山西 晉中 032000)

水中氨氮測定方法的比較分析

安慧慧

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)保處環(huán)境監(jiān)測公司，山西 晉中 032000)

對水中氨氮的各種測定方法進(jìn)行比較，分析各種測定方法的優(yōu)點與不足，為不同水樣選擇適合的方法進(jìn)行氨氮測定提供參考，進(jìn)而節(jié)省檢測時間，降低技術(shù)人員工作壓力。

水樣；氨氮；測定方法

水中氨氮主要為游離氨(NH3)或是銨離子方式存在的氮，兩種物質(zhì)的構(gòu)成比受水中的pH值影響。在pH值較高時，游離氨比重高；反之,銨鹽比重大。水中氨氮的產(chǎn)生集中于生活用水中的氮有機物在微生物反應(yīng)下的分解產(chǎn)物。氨氮是水質(zhì)監(jiān)測中的重要指標(biāo)，常常作為水體污染情況和自凈能力的評價指標(biāo)，因此，對其測定方法進(jìn)行比較及研究有重要意義[1]。

1 電化學(xué)分析

1.1 氨氣敏電極法

1.2 離子選擇電極法

銨離子電極法主要是基于能斯特原理下，通過有敏感膜的、能夠?qū)︿@離子有針對性響應(yīng)的電極接觸待測水樣，使膜內(nèi)外發(fā)生電位，該電位與水中銨離子有著一定關(guān)聯(lián)性，測得該電位即可得出水中氨氮含量。實踐證明，該種方法測定結(jié)果偏差在0.5%以內(nèi)，具有較強靈敏度、操作簡單、測量結(jié)果精確等優(yōu)點。

1.3 吹脫-電導(dǎo)法

該種方法在90 ℃溫度下將水樣中銨離子轉(zhuǎn)為氨氮進(jìn)行分析，通過氣體將水中的氨氮吹出，使用5 mol/L硫酸吸收，吸收液電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化量濃度和氨氮吹出量在某一特定的濃度范圍內(nèi)恰好成正比。這種方法具有高精確度和精密度等特點。

2 儀器分析

2.1 凱氏定氮法

待測水樣不經(jīng)消解直接注入適量氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH至弱堿性，使水中銨鹽轉(zhuǎn)為氨；蒸餾析出氨后，通過硼酸溶液吸收；隨后，用電位滴定儀自動滴定。硼酸溶液吸收氨后，溶液pH值隨之提升，使用硫酸溶液滴定到初始pH值，pH計控制滴定終點，通過消耗的硫酸量來推算水中氨氮含量。該方法對環(huán)境指標(biāo)樣品檢測結(jié)果符合要求。

2.2 層析法

層析法是一項高效能的物理分離技術(shù)。這種方法具有較強的分離能力與高靈敏性，應(yīng)用于分離分析成分較為復(fù)雜的樣品中。某項實驗中，使用國外某公司生產(chǎn)的ICS-3000離子色譜儀，OIONXCS12A型分離柱，待測樣品通過0.45 μm微孔濾膜過濾后進(jìn)行測定，其結(jié)果相較于納氏方法無明顯變化。層析法具有簡便、節(jié)省時間、靈敏性高、無污染等特點，有待進(jìn)一步推廣。

3 分光光度分析

分光光度法在氨氮測定中最為常用。由于具有理想的選擇性與靈敏性，因此也是國際上十分推薦的方法。分光光度分析包含納氏試劑法、水楊酸-次氯酸鹽法以及靛酚藍(lán)光度方法。

3.1 納氏試劑法

納氏試劑法基于碘化汞與碘化鉀的堿性溶液和氨反應(yīng)形成淡紅棕色膠狀化合物，該顏色在波長410 nm～425 nm具有較強的吸收，進(jìn)而完成水中氨氮測定。水中含有余氯、鈣鎂等金屬離子、懸浮物、硫化物、有機物時會對測定有影響。因此，在測定包含以上物質(zhì)的水樣時，需要進(jìn)行有效的前處理，以避免對測量結(jié)果的影響。例如，對于金屬離子影響，可以通過注入一定的酒石酸鉀鈉掩蔽進(jìn)行抵消。納氏試劑光度法主要應(yīng)用于工業(yè)廢水、生活污水、地表水中氨氮含量的測定，最低檢出濃度在0.025 mg/L，測定最大限度為2 mg/L。使用該種方法具有迅速、高靈敏、精確的特點。但對顯色劑要求較高，且納氏試劑作為重要的顯色劑具有一定的毒性；實驗后的廢液會引起一些環(huán)境問題，建議慎重選擇[2]。

3.2 水楊酸-次氯酸鹽光度法

方法的原理是，在亞硝基鐵氰化鈉存在的前提下，銨與水楊酸和次氯酸離子反應(yīng)形成藍(lán)色化合物，在波長為697 nm處吸收最強，其最低檢驗濃度在0.01 mg/L，測定最大限度為1 mg/L。該方法一般應(yīng)用于飲用水、生活污水中氨氮含量的測定，也可用于測定部分工業(yè)廢水中的氨氮含量。水楊酸鹽方法靈敏，穩(wěn)定性很好。但對試劑要求較高，流程繁瑣，且要求水樣進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，因此測定時間較長。

3.3 靛酚藍(lán)光度法

該種方法是水中銨態(tài)氮在強堿性環(huán)境下和苯酚、次氯酸鈉相互作用，形成穩(wěn)定的水溶性燃料靛酚藍(lán)。當(dāng)水樣中氨氮質(zhì)量濃度在0.01 mg/L～0.5 mg/L時，吸光度與銨態(tài)氮含量成正向比，能夠在625 nm位置比色測定。在實際研究中發(fā)現(xiàn)，顯色液中含有0.8 mmol/L的EDTA時，可以有效掩蔽金屬離子的干擾，測定各類污水中氨氮含量的結(jié)果均比較理想。該種方法測定結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高，試劑配制簡單且性態(tài)穩(wěn)定，靈敏度在0.01 mg/L，比納氏試劑分光光度法更加靈敏，適合于氨氮量較少的水樣檢測。

4 其他分析法

4.1 流動注射法

4.2 熒光法

熒光法主要基于一些物質(zhì)在紫外光條件下形成熒光的特點，開展物質(zhì)的定性與定量分析。在堿性介質(zhì)中，鄰苯二甲醛和氨氮形成具有熒光特性的物質(zhì)，熒光強度和氨質(zhì)量濃度在2 μg/L～300 μg/L呈線性關(guān)系，通過對熒光強度的檢驗得出水中的氨氮含量。該方法檢出限為1.95 μg/L。通過在堿性介質(zhì)中氨與鄰苯二甲醛和2-巰基乙醇作用，產(chǎn)生高熒光性吲哚取代衍生物的原理，構(gòu)建測定水溶液內(nèi)微量氨的直接熒光法與流動注射熒光法。為提升反應(yīng)體系穩(wěn)定性，通常要注入非離子活性劑。該方法常用于海水中微量氨氮的測定。

4.3 氣相分子吸收光譜法

該方法原理是，讓水中氨和銨鹽經(jīng)過一定化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化氮氣體，將生成的氣體通過空氣載入氣相分子吸收光譜吸收管內(nèi)，檢測氣體在鋅空心陰極213.9 nm波長處的吸光強度，進(jìn)而推算出水樣中氨氮含量?；瘜W(xué)反應(yīng)在0.5 mol/L檸檬酸鹽溶液內(nèi)進(jìn)行。首先，在樣品中加入無水乙酸并煮沸，消除亞硝酸鹽的影響；然后，加入次溴酸鹽氧化劑，把氨和銨鹽氧化成等量亞硝酸鹽；再次，向反應(yīng)體系中加入無水乙酸，形成二氧化氮氣體。對該氣體進(jìn)行吸光度檢測，即可得出待測樣品的氨氮含量。這種方法具有測定結(jié)果穩(wěn)定、防干擾等特點[3]。

4.4 酶法

在谷氨酸脫氫酶作用下產(chǎn)生如下反應(yīng)式(1)。

(1)

利用測定還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH吸光度的變化，得出酶促反應(yīng)速率，對應(yīng)不同NH4CI濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，測得樣品吸光度，從曲線上查得氨氮濃度值。這種方法具有穩(wěn)定、精確、迅速等特點，適用于復(fù)雜樣品的測定。

5 結(jié)語

不同的測定方法具有不同特點。分光光度法具有儀器使用簡便、操作簡單的特點，是國際上較為提倡的方法。同時，由于測量的水體性質(zhì)千差萬別、十分復(fù)雜，從而對氨氮測量方法的選擇提出了不同要求。針對不同水體選擇適宜的測定方法，測量過程盡量做到裝置小型化、人性化、便于操作、便于保護(hù)等，儀器自動化和聯(lián)用技術(shù)是今后發(fā)展的主導(dǎo)方向。

[1] 馬淑勍,梁濱.利用自動分析儀測定水中氨氮的方法研究[J].山東化工,2015，44(4):62-64.

[2] 吳麗,古麗娜爾·艾合坦木,李欣.納氏試劑比色法測定水體中氨氮常見問題與解決辦法[J].干旱環(huán)境監(jiān)測,2017，31(1):44-48.

[3] 陳小霞,盧登峰,李耕.氣相分子吸收光譜法測定水體中氨氮的應(yīng)用及相關(guān)研究[J].福建分析測試,2015，24(5):53-55.

Comparison and analysis of determination methods of ammonia nitrogen in water

AN Huihui

(Environmental Monitoring Co., Ltd., Environmental Protection Department，F(xiàn)enxi Mining Industry Group Environmental，Shanxi Coking Coal Group，Jinzhong Shanxi 032000, China)

A sequence of measurement methods of ammonia nitrogen in water are compared. The advantages and disadvantages of various determination methods are analyzed, providing reference for selecting suitable method for the determination of ammonia nitrogen in different water samples, so as to save the test time, reduce the working pressure of technical personnel.

water sample; ammonia nitrogen; determination method

2017-04-08

安慧慧，女，1987年出生，2011年畢業(yè)于中北大學(xué)，本科，助理工程師。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.18

O65；X832

A

1004-7050(2017)04-0055-03

分析與測試