水中總氮分析的方法

張清云,趙文豪,劉建勇

(濰坊弘潤石化科技有限公司，山東 濰坊 261061)

總氮是衡量水體水質(zhì)的重要指標(biāo)之一(地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002)，也是無水處理工藝運行的重要控制參數(shù)(城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002)。目前測定水中氮含量的方法共有三種檢測方法：(1)分別測定有機氮和無機氮化合物(氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮)后加和；(2)將所有形態(tài)的含氮化合物還原為氨(銨)氮，再測定氨(銨)態(tài)氮含量——蒸餾滴定法或納氏比色法；(3)將所有的形態(tài)的含氮化合物氧化為硝酸鹽，再測定硝酸鹽氮含量--堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636-2012)，適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中總氮的測定。

下面就對堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636-2012)分析方法進(jìn)行闡述。

1 工作原理

在120～124℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中的含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，采用紫外分光光度法于波長220nm和275nm處，分別測定吸光度A220和A275，計算校準(zhǔn)吸光度值，總氮和校準(zhǔn)吸光度值成正比。

2 實驗部分

主要儀器設(shè)備和試劑

(1)分析設(shè)備：上海儀電L8雙光路紫外可見分光光度計 。

(2)消解裝置：立式壓力滅菌器。

(3)試劑：優(yōu)級純KNO3，高純水。

3 標(biāo)準(zhǔn)樣品和水樣處理[1]

標(biāo)準(zhǔn)樣品處理：取6支25mL的具塞磨口玻璃比色管，分別量取硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 mL于具塞刻度管中，其對應(yīng)的總氮(N)含量分別為0，5.0，10.0，20.0，30.0，40.0μg,加水稀釋至10mL，再加入5.00mL 堿性過硫酸鉀溶液，將具塞磨口玻璃比色管的蓋塞緊(可用方便袋封口，用線扎緊)，置于高壓滅菌器中加熱，待壓力升至1.1～1.4kg/cm2,相應(yīng)溫度120～124℃時，保持30min后停止加熱。待滅菌器壓力表讀數(shù)降至零后，取出自然放冷，上下顛倒混勻2～3次。

向上述消解液分別中加入1.0mL鹽酸溶液溶液混，用水稀釋到25mL刻度線，混勻。使用光程10mm石英比色皿，在紫外分光光度計上，以高純水調(diào)零，分別在波長220nm和275nm處測定標(biāo)樣吸光度。待測水樣處理：用測試水樣10mL取代標(biāo)樣，其它步驟同標(biāo)樣處理，同時做空白。4操作步驟：

(1)開機預(yù)熱30min。

(2)預(yù)熱完成后點擊"光度測量"鍵，進(jìn)入光度測量界面，設(shè)定波長220nm，調(diào)節(jié)吸光度0.000A和透光率100%T。

(3)比色皿配對：在220nm波長下，把高純水裝入10mm的石英比色皿，將一個比色皿放入前部比色皿架中，按調(diào)零鍵，將透射比調(diào)至100%，取出，將另一石英比色皿放入前部比色皿架中，測量其它各皿的投射比，其差值在0.5%范圍內(nèi)認(rèn)為可以配對使用。

(4)點擊右上角“Menu”鍵返回主界面(該儀器操作界面為觸摸屏，點擊每個功能鍵后需要一定反應(yīng)時間，不可連續(xù)多次重復(fù)點擊)。

(5)多波長測量：點擊"多波長測量"鍵，進(jìn)入多波長測定界面；將前兩個波長分別填為220.0和275.0nm。

(6)儀器調(diào)零：將高純水倒入兩個10mm石英比色皿中，分別放在前后兩個比色架中，點擊調(diào)零。

(7)標(biāo)準(zhǔn)樣品測試：將空白樣品倒入一個10mm石英比色皿中，放在后部比色架中，分別把0、5.0，10.0，20.0，30.0，40.0μg標(biāo)準(zhǔn)樣品依次放入前部比色架中，點擊測試，分別測出各標(biāo)樣在220nm和275nm處的吸光度。

(8) 計算校正吸光度：Excel表格上設(shè)置公式計算校正吸光度， A=A220-2*A275 ，見表1。

表1 設(shè)置公式計算校正吸光度

(9)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：在Excel文件上，建立以總氮含量(mg/L)為橫坐標(biāo)，以校正吸光度為縱坐標(biāo)的校正曲線，同時得到濃度與吸光度的函數(shù)關(guān)系,見圖1，y=kx+b,R2>0.999。記錄斜率k=0.0107和截距b=0.0064。

(10)在實驗室lims管理系統(tǒng)中建立計算公式。當(dāng)待測水樣測試后，分析人員只需要在lims系統(tǒng)中輸入220.0nm和275.0nm波長處測量的吸光度和取水樣體積VmL,即可得到水樣中總氮的含量(mg/L)。

(11)數(shù)據(jù)報告：分析結(jié)果小于1.00mg/L時，保留到小數(shù)點后兩位；大于等于1.00mg/L時，保留三位有效數(shù)字。

圖1 濃度與吸光度的函數(shù)關(guān)系曲線

5 分析注意事項

(1)水樣使用前要充分混勻，若水樣混濁需過濾。

(2)消解時間：標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定滅菌時間為30min，但是在實際操作過程中發(fā)現(xiàn)，滅菌時間60min時轉(zhuǎn)化成硝酸鹽的效果更好。

(3)過硫酸鉀純化處理：國產(chǎn)試劑純度往往不夠，直接使用造成空白偏高，應(yīng)提純后使用，純化后，保證檢測空白吸光度值應(yīng)低于0.030。

(4)比色皿選擇不當(dāng)也能造成不可預(yù)測的誤差。水中總氮分析比色皿必須選擇石英比色皿，石英比色皿透光范圍從0.12～4.5μm(120～4500nm)，廣泛的譜段范圍內(nèi)沒有吸收峰，玻璃比色皿只有0.4～4μm(400～4000nm),并且有許多吸收峰。玻璃比色皿和石英比色皿的判斷：玻璃比色皿口沿處有“G”，石英比色皿口沿處有“Q”?；蛴脙x器法比較，比色皿內(nèi)不放置任何樣品，以空氣為介質(zhì)，波長設(shè)置250nm，調(diào)零。將比色皿放置在樣品道，吸光值小于0.07abs的是石英的，反之是玻璃的。

(5)比色皿洗滌不干凈會造成很大實驗誤差，因此在使用比色皿前要對比色皿進(jìn)行配對檢查。在220nm波長下，把高純水裝入10mm的石英比色皿，將一個比色皿放入前部比色皿架中，按調(diào)零鍵，將透射比調(diào)至100%，取出，將另一石英比色皿放入前部比色皿架中，測量其它各皿的投射比，其差值在0.5%范圍內(nèi)認(rèn)為可以配對使用。

(6)比色管：比色管刻度必須校準(zhǔn)，保證比色管上刻度準(zhǔn)確。比色管的蓋子必須是磨塞玻璃蓋或聚四氟內(nèi)絲蓋子，以防對樣品造成污染。滅菌前必須將蓋子塞嚴(yán)，必要室用塑料紙纏繞細(xì)繩系緊，防止在滅菌過程中漏液。

(7)實驗環(huán)境必須保證無氨。

6 設(shè)備日常使用注意事項

(1)在使用儀器時，首先需要預(yù)熱，預(yù)熱時間三十分鐘以上。

(2)不要把盛有顯色液的容器，放在儀器表面上，以免外殼被腐蝕。如有液體濺到外殼上，應(yīng)立即用抹布擦拭干凈。

(3)擦拭比色皿時，垂直擦拭，不可無規(guī)律亂擦。

(4)比色皿倒樣：用顯色后的待測水樣潤洗2至3次，液面位于比色皿2/3處，用擦鏡紙將比色皿外部擦拭干凈，無水跡，拿取、放置比色皿時應(yīng)捏住比色皿的毛玻璃門面，不能觸摸透光面)合上蓋子。

(5)比色皿清洗：將比色皿中的廢液倒入廢液桶，然后用自來水沖洗2～3次，再用蒸餾水沖洗2-3次，用擦鏡紙擦拭干凈后放歸原盒。如果比色皿臟了，可以用1∶1鹽酸浸泡30min后用自來水和高純水沖洗干凈后保存。也可以用乙醇、洗潔精、高純水=1∶8∶1的清洗液噴到透光面兩側(cè)又軟棉棒輕輕擦拭，不要用硬物接觸和碰撞透光面。然后用高純水沖洗干凈后，用眼鏡布擦拭。

(6)分析測試完畢，必須立即將比色皿從儀器中取出。

(7)長時間不用時應(yīng)用防塵罩蓋住儀器。

(8)儀器清理：清理前應(yīng)先斷電，只清理儀器外部；清理顯示屏?xí)r不能用濕布擦洗，要用無塵棉蘸取無水乙醇輕輕擦拭干凈。擦干凈后不能立即打開儀器，要等乙醇完全揮發(fā)后打開儀器。