納氏試劑分光光度法對水中氨氮的測定研究

王作芬

（浙江中環(huán)檢測科技股份有限公司，浙江溫州325016）

水中氨氮是以銨鹽、游離氮作為主要存在形式，而以存在于生活污水中的銨鹽和游離氮關(guān)系著水中含氮有機(jī)物，含氮有機(jī)物在微生物作用下會產(chǎn)生分解，如此一來水中也就存在了氨氮[1]。水中含量過高的氨氮會在一定程度上損害人體，借助納氏試劑分光光度法監(jiān)測、評價(jià)，可有效處理污水。水中氨氮測定期間，溫度控制這一環(huán)節(jié)十分重要，能直接影響到納氏試劑及氨氮反應(yīng)速度。具體測定實(shí)踐中，針對試驗(yàn)環(huán)境、器具、用水和顯色時間等因素必須予以重視，以實(shí)際情況為根據(jù)對反應(yīng)條件合理控制，為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供準(zhǔn)確、高精密度保障。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

該方法的原理為：以銨鹽或游離氮形式存在的氨氮在與納氏試劑反應(yīng)之后，有淡紅色的絡(luò)合物產(chǎn)生，該絡(luò)合物吸光度和氨氮含量之間的關(guān)系為正比，在波長420nm 處對其吸光度展開測量。該方法具有高準(zhǔn)確度、便捷等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛運(yùn)用。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

配制試劑用水均應(yīng)為無氨水。

1.2.1 納氏試劑

稱取16g 氫氧化鈉并以50mL 純水溶解，冷卻至室溫。另稱取7g 碘化鉀、10g 碘化汞，置于少量純水中溶解后不斷攪拌并將氫氧化鈉溶液逐一注入其內(nèi)[2]。添加純水稀釋至100mL 后密封保存于聚乙烯瓶中。

1.2.2 銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液

稱取優(yōu)級純氯化銨3.819g 置于純水中溶解后轉(zhuǎn)至容量瓶（1000mL）內(nèi)，添加純水稀釋至標(biāo)線，氨氮含量為1.00mg/mL。

1.2.3 銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液

將銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液5.00mL 移至容量瓶（500mL）內(nèi)，添加純水稀釋至標(biāo)線，氨氮含量為0.010mg/mL。

1.2.4 酒石酸鉀鈉溶液

稱取酒石酸鉀鈉50g 置于100mL 純水中，溶解后加熱、煮沸除氨、冷卻至室溫后定容至100mL。

1.3 儀器設(shè)備

1000 mL 全玻璃蒸餾器；50mL 具塞比色管；電子天平；分光光度計(jì)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取銨標(biāo)準(zhǔn)使用液 0、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL 和10.0mL 置于比色管（50mL）內(nèi)，添加純水稀釋至標(biāo)線，添入酒石酸鉀鈉溶液1.0mL，混勻、放置10min。采取光程10mm 比色皿，在420nm 波長處對其吸光度進(jìn)行測定，參比對象為水。以所測吸光度為依據(jù)，校正吸光度為減去零濃度空白管吸光度后的值。

1.5 水樣測定

在比色管（50mL）內(nèi)添加50mL 純水。吸取銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL 和10.0mL 置于比色管（50mL）內(nèi)，添加無氨水稀釋至刻度[3]。分別將1mL 酒石酸鉀鈉溶液加入水樣及標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)并搖勻，隨后將1mL 納氏試劑加入，再次搖勻。用1cm 比色皿在420nm 波長處對其吸光度值進(jìn)行測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以相同步驟測定水樣吸光度，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線獲取氨氮含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果

以表1 結(jié)果為根據(jù)完成標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，其中縱坐標(biāo)為凈吸光度、橫坐標(biāo)為氨氮含量，下圖1為標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表1 實(shí)際檢測結(jié)果

圖1

由此可知氨氮含量與凈吸光度可將滿足。

依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，高達(dá)0.9677 的具有較高的擬合程度。完成標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制后，僅需將水樣吸光度測出，便可獲取水樣中氨氮濃度。

2.2 水樣中物質(zhì)的影響

氨氮測定期間，若是水樣帶有顏色、渾濁等，測量結(jié)果會有一定的誤差產(chǎn)生。具體測定過程中，針對水樣需實(shí)施預(yù)處理，若是水樣具有相對較高的清潔度，可采用絮凝沉淀法；針對污染嚴(yán)重的工業(yè)廢水等，可采取蒸餾法消除干擾[4]。而在酸性條件下，有機(jī)廢水中因有機(jī)物分解的緣故，有機(jī)氮會朝著氨氮轉(zhuǎn)化，如此一來在放置時間的不斷延長下，氨氮測定結(jié)果也會變大，鑒于此，在完成采樣后需盡快開展測定工作。無機(jī)廢水中的氨氮在酸性條件下朝著酸鹽氨、亞硝酸鹽氨轉(zhuǎn)化時，存在相對緩慢的速度，測定結(jié)果幾乎不會受到保存數(shù)日的影響。就地表水樣而言，將硫酸加入水樣使其pH 值因酸化而不超過2h，室溫條件下放置15d 相對穩(wěn)定。

2.3 顯色時間的影響

具體測量過程中，由于各類原因的影響，比色時間通常會出現(xiàn)提前或延后的狀況，故而顯色時間的合理確定十分關(guān)鍵[5]。在25℃室溫下，將酒石酸鉀鈉、納氏試劑加入含有0.05mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L 的氨氮樣品中顯色后，在不同放置時間下對其吸光度進(jìn)行測定，下表2 為具體結(jié)果。

表2 顯色時間對吸光度的影響（A）

依據(jù)上表2 不難發(fā)現(xiàn)，顯色時間不超過5min由于反應(yīng)不完全，存在較低的吸光度值；顯色時間在10～30min 內(nèi)，具有較為穩(wěn)定的顯色及最大的吸光度值；顯色大于40min 后，吸光度值會隨著褪色而降低。鑒于此，水中氨氮測定中，采用納氏試劑分光光度法時應(yīng)選擇10～30min 的顯色時間。

2.4 顯色溫度的影響

對于納氏試劑、氨氮反應(yīng)速度而言，溫度能對其造成一定的影響，測定結(jié)果也會受到相應(yīng)的影響[6]。故而，在具體實(shí)驗(yàn)中以5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃等不同室溫下，選擇10min 顯色時間展開測定，在5～15℃溫度內(nèi)，出現(xiàn)不完全顯色；20～25℃溫度，具有較為完全的顯色；超過30℃的溫度，吸光度會隨溫度上升而下降。故而，應(yīng)以20～25℃的實(shí)驗(yàn)室溫度為宜。而當(dāng)實(shí)驗(yàn)室溫度相對較低時，要想確保該方法的靈敏度，可適當(dāng)延長顯色時間。

2.5 水樣pH 的影響

納氏試劑顯色反應(yīng)的反應(yīng)式如下：

依據(jù)反應(yīng)式不難發(fā)現(xiàn)，顯色體系pH、分析結(jié)果準(zhǔn)確性會在一定程度上受到顯色程度的影響。加入納氏試劑后，溶液顯色pH 值以11.8～12.4 為佳。當(dāng)pH＜11.8 時，反應(yīng)為逆反應(yīng)，會有紅色沉淀形成；pH＞12.4 時，溶液渾濁且無法比色，同時還會形成大量的。25℃室溫下，改變同一水樣的pH值并加入納氏試劑1.0mL，放置10min 后對其吸光度進(jìn)行測定，下表3 為具體測定結(jié)果。

表3 pH 值與吸光度關(guān)系

依據(jù)表3 不難發(fā)現(xiàn)，水樣具備最高吸光度值時pH 約為7，故而水樣保存運(yùn)輸中進(jìn)行加酸酸化處理時，測定樣品前需調(diào)整pH 為中性。

3 結(jié)語

依據(jù)實(shí)驗(yàn)完成氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，以供不同水樣中氨氮含量的有效、快速檢測。廢水污染物中，氨氮十分常見，其含量是對水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的重要指標(biāo)之一。飲用水中出現(xiàn)過高的氨氮含量時，亞硝酸鹽結(jié)合蛋白質(zhì)會構(gòu)成具有強(qiáng)致癌性的亞硝胺物質(zhì)，嚴(yán)重威脅到人體健康。同時，氨氮也會在一定程度上影響水生生物，隨著水中氨氮含量的升高，pH 值及毒性也會相應(yīng)的上升，進(jìn)而對水生生物造成更大的危害。故而，就水中氨氮含量測定工作而言，對于水質(zhì)評價(jià)、水體凈化有著極為關(guān)鍵的意義。