自動(dòng)氨氮測(cè)定儀在水質(zhì)分析中的研究與應(yīng)用

， ，

(1.重慶理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 ， 重慶 巴南 400054 ； 2.中國(guó)石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達(dá)州 637156)

自動(dòng)氨氮測(cè)定儀在水質(zhì)分析中的研究與應(yīng)用

張成偉1，夏莉2，金河2

(1.重慶理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 ， 重慶 巴南 400054 ； 2.中國(guó)石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達(dá)州 637156)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，自動(dòng)氨氮分析儀的工作曲線線性、方法檢出限、準(zhǔn)確度和精密度滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)以及行業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的要求。儀器法可以代替蒸餾中和滴定法、傳統(tǒng)納氏試劑法對(duì)水質(zhì)氨氮含量進(jìn)行檢測(cè)，滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要，可以廣泛應(yīng)用及推廣。

自動(dòng)氨氮分析儀 ； 方法檢出限 ； 精密度 ； 準(zhǔn)確度

0 前言

普光天然氣凈化廠因水質(zhì)差異，氨氮的測(cè)定方法也不盡相同，地表水、生活飲用水、循環(huán)水采用納氏試劑分光光度法，污水處理場(chǎng)外排水、雨水監(jiān)控池、聯(lián)合裝置汽提凈化水等采用蒸餾中和滴定法。蒸餾—中和滴定法具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)的特點(diǎn)。納氏試劑法具有簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的納氏試劑法具有前處理復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、試劑毒性較大，不利于大量樣品的測(cè)定[3，5]。隨著環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的重要性以及工作量的增大，采用快速、有效、準(zhǔn)確度高的儀器法測(cè)定水質(zhì)氨氮引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1原理

納氏試劑分光光度法的原理是以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長(zhǎng)420 nm處測(cè)量吸光度[4]。根據(jù)氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得水溶液中氨氮含量。

1.2儀器和試劑

SK-200BZ型自動(dòng)氨氮自動(dòng)分析儀北京商河科興儀器科技有限公司生產(chǎn)，采用HJ535-2009納氏試劑分光光度法和流動(dòng)注射分析技術(shù)測(cè)量氨氮含量。

試劑：氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液500 mg/L(國(guó)家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所)，使用前稀釋到10.0 mg/L；硼酸溶液0.5%；氫氧化鈉溶液4%；硼酸溶液0.5%；氫氧化鈉溶液0.4%；碘化鉀溶液6%；納氏試劑，由碘化汞、碘化鉀、氫氧化鈉配制。

1.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mg/L，儀器可將標(biāo)準(zhǔn)溶液自動(dòng)稀釋到0、0.05、1、2、5、8 mg/L，測(cè)定不同濃度的吸光度。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定數(shù)據(jù)如圖1所示。工作準(zhǔn)曲線方程為y=0.084 3x-0.007 4，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 2。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1.4樣品的制備與保存

水樣采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶?jī)?nèi)，要盡快分析。如需保存，應(yīng)加硫酸使試樣酸化至pH值<2且在溫度2～5 ℃下可保存7 d。

2 樣品的預(yù)處理

①水樣色度和渾濁度高，懸浮物含量高。取水樣250 mL，加入2 mL硫酸鋅溶液，再加入0.5～1.0 mL氫氧化鈉溶液，使pH值在10.5左右，再經(jīng)離心除去顏色和渾濁等干擾，取上清液備用。②水樣加入顯色劑納氏試劑后，出現(xiàn)乳白色或是白色絮狀物，無(wú)法進(jìn)行顯色比對(duì)。水體中常見(jiàn)金屬離子有Ca2+、Mg2+、Fe3+等，若含量較高,易與納氏試劑中OH-或I-反應(yīng)生成沉淀或渾濁，影響比色。加入酒石酸鉀鈉掩蔽金屬離子，金屬離子和酒石酸鉀鈉生成沉淀，離心分離取上清液。如果無(wú)法消除影響，則逐漸加大劑量。

3 結(jié)果與討論

3.1儀器檢出限

通過(guò)分析一個(gè)零濃度的物質(zhì)(超純水)計(jì)算得到，連續(xù)重復(fù)測(cè)試≥6次，儀器檢出限采用實(shí)際獲得的檢出限。SK-200BZ型全自動(dòng)氨氮自動(dòng)分析檢出限為0.02 mg/L，可以滿足低濃度樣品的檢測(cè)要求。試驗(yàn)結(jié)果顯示：測(cè)量超純水計(jì)算出的檢出限值為0.019 mg/L，低于納氏試劑法的檢出限0.025 mg/L，并且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T11938-2014對(duì)儀器檢出限≤ 0.020 mg/L的要求。

表1 儀器檢出限測(cè)定數(shù)據(jù)

3.2儀器精密度和準(zhǔn)確度

分別用質(zhì)量濃度為1.500 0、3.000 0、5.000 0、7.000 0的標(biāo)準(zhǔn)溶液檢測(cè)儀器的精密度和準(zhǔn)確度，測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。從表2中可以看出，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度>1 mg/L，儀器準(zhǔn)確度≤5%，精密度≤3%。滿足機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T11938-2014《實(shí)驗(yàn)室氨氮自動(dòng)分析儀納氏試劑分光光度法》。在水樣不稀釋的條件下，檢測(cè)上限由2 mg/L提升為10 mg/L。

表2 儀器精密度和準(zhǔn)確度

3.3樣品加標(biāo)回收率

相同的樣品取兩份，其中一份加入定量的待測(cè)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；兩份同時(shí)按相同的分析步驟分析，加標(biāo)的一份所得的結(jié)果減去未加標(biāo)一份所得的結(jié)果，其差值同加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的理論值之比即為樣品加標(biāo)回收率。加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)如表3所示。由表3可知，結(jié)果儀器法測(cè)定水質(zhì)氨氮能夠獲得很好的回收率，進(jìn)一步確認(rèn)了儀器的準(zhǔn)確性。

表3 樣品回收率

3.4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

采用蒸餾中和滴定法測(cè)定污水，傳統(tǒng)納氏試劑法測(cè)定地表水、循環(huán)水，采用自動(dòng)氨氮測(cè)定儀測(cè)定不同水質(zhì)，對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。從對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出儀器法與蒸餾中和滴定法、傳統(tǒng)納氏試劑法測(cè)定數(shù)據(jù)誤差較小。

表4 對(duì)比數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，得到以下結(jié)論：①全自動(dòng)氨氮自動(dòng)測(cè)定儀在曲線線性、檢出限、精密度和準(zhǔn)確度等方面能夠滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。②蒸餾—中和法測(cè)定水質(zhì)氨氮需要用時(shí)40 min左右，儀器法僅僅只需要10 min，即可完成樣品的測(cè)定。如果樣品氨氮含量較高，超過(guò)曲線的線性范圍，全自動(dòng)氨氮測(cè)定儀可以自動(dòng)稀釋。儀器法具有簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確測(cè)定水質(zhì)氨氮的特點(diǎn)，可以大大減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。③全自動(dòng)氨氮測(cè)定儀使用的納氏試劑只在儀器的密閉管道中運(yùn)行，減少了實(shí)驗(yàn)操作中汞對(duì)人體的危害，在日常的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中能夠能到廣泛的應(yīng)用推廣。④儀器法可以代替蒸餾中和滴定法、傳統(tǒng)納氏試劑法對(duì)水質(zhì)氨氮含量進(jìn)行檢測(cè)，滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。

[1] 吳基榮,毛紅艷.高含硫天然氣凈化新工藝技術(shù)在普光氣田的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102.

[2] 盧智華,王麗軍,李曉建,等.環(huán)境對(duì)氨氮空白結(jié)果影響的研究[J].輕工科技,2013(7):136.

[3] 武紅霞,劉裕明.氨氮對(duì)城市污水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的影響[J].工業(yè)水處理,2004,24(10):30-32.

[4] 林根仙,何 蓉,郭俊文.氨氮對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害與對(duì)策[J].工業(yè)水處理,2006,26(5):82-84.

[5] 羅俊玲.納氏試劑分光光度法測(cè)定水中氨氮的分析體系優(yōu)化[D].西安：西北大學(xué),2015.

O657.32

B

1003-3467(2017)11-0048-02

2017-08-26

張成偉(1984-)，男，講師，從事污染物分析、流體控制等方面的研究工作，電話：15736162910。