污水處理廠氨氮檢測(cè)的分析與探討

文_許愛(ài)紅 康達(dá)環(huán)保水務(wù)有限公司

近年來(lái)，隨著污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行規(guī)模的逐漸增加，污水處理廠已經(jīng)成為水體氮循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著削減自然界中氨氮總量的重要任務(wù)，所以污水處理廠氨氮的檢測(cè)不僅是污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的需要，也是反映自然界環(huán)境水體氮削減量的依據(jù)。所以保證氨氮檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

1 納氏試劑分光光度法檢測(cè)的原理及檢測(cè)步驟

1.1 方法及原理

水中的游離態(tài)的氨或以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420nm 處測(cè)量吸光度。

1.2 分析步驟

直接移取50.00mL（或?qū)⒃♂尯笕?0.00mL）水樣，加入酒石酸鉀鈉溶液以屏蔽鈣鎂離子的干擾，再加入納氏試劑搖勻。放置10min，在420nm 波長(zhǎng)下，用20mm 的玻璃比色皿，以水為參比，測(cè)量其吸光度。同時(shí)做一空白試驗(yàn)。

2 檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題

2.1 實(shí)驗(yàn)室必須是無(wú)氨環(huán)境

氨是實(shí)驗(yàn)室常用的易揮發(fā)性試劑，檢測(cè)氨氮時(shí)必須在無(wú)氨環(huán)境中進(jìn)行，所以檢測(cè)氨氮項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室不能和做揮發(fā)酚、硝酸鹽氮、石油類以及其他的氮化合物等分析項(xiàng)目同時(shí)混用，最好分開(kāi)操作室檢測(cè)，以免環(huán)境空氣中存在氨而影響水樣中氨氮的檢測(cè)結(jié)果。

2.2 確保器皿潔凈度

器皿的潔凈度直接影響氨氮的檢測(cè)結(jié)果，必須清洗干凈。所有的比色管或者試劑瓶使用前要用1+9 的鹽酸浸泡10 ～12h，再用自來(lái)水洗滌干凈，以除去器皿上殘留的其他化學(xué)物質(zhì)。之后再用無(wú)氨水沖洗數(shù)次，控干備用。檢測(cè)氨氮所用的器皿最好單獨(dú)存放，專器皿專用，不要和其他檢測(cè)項(xiàng)目的器皿混用，以免影響測(cè)試空白值和樣品測(cè)定值。由于氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成的是淡紅棕色絡(luò)合物，會(huì)附著在比色皿上，使用后的比色皿要清洗干凈，必要時(shí)可以用3mol/L 的鹽酸涮洗，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 正確選擇和配制納氏試劑

在國(guó)家環(huán)保部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)HJ535-2010 中，納氏試劑的配制方法有兩種：一是用氯化汞、碘化鉀和氫氧化鉀配制；另一種是用碘化鉀、碘化汞和氫氧化鈉配制。兩種方法相同的地方是使用的試劑都含有汞，有毒性，所以配制時(shí)要注意做好防護(hù)，避免中毒。使用兩種試劑測(cè)定的結(jié)果都符合質(zhì)量要求，但兩種方法也各有利弊。

第一種方法的優(yōu)點(diǎn)是空白的吸光度相對(duì)較低，但配制過(guò)程比較復(fù)雜，碘化鉀和氯化汞的配比直接影響分析方法的靈敏度和空白值得大小，配制過(guò)程中要特別注意碘化鉀和氯化汞的配比，由于氯化汞在碘化鉀中很不容易溶解，所以在配制時(shí)要特別注意，剛開(kāi)始氯化汞加入量可以稍大，但保證可以完全溶解，以后逐漸減少加入量，分多次加入，以保證氯化汞充分溶解于碘化鉀中。第一種方法的缺點(diǎn)是貯存時(shí)間短，一般有效期只有一個(gè)月。第二種方法配制的納氏試劑空白較第一種方法高一些，但也可以滿足質(zhì)控要求，而且貯存期長(zhǎng)，一般有效期為一年。而且在使用中，第一種方法配制的納氏試劑加入量為1.5mL，第二種方法配制的納氏試劑加入量是1mL，汞的消耗量相對(duì)高一些。綜合以上分析，同時(shí)從環(huán)保的角度考慮，選擇第二種方法配制的納氏試劑比較好。

2.4 水樣酸度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

水樣的pH 值對(duì)顯色影響特別大。納氏試劑的反應(yīng)是在強(qiáng)堿環(huán)境下進(jìn)行的。一般情況下污水處理廠的水樣pH 值在6 ～9之間，因?yàn)榧{氏試劑屬于強(qiáng)堿性，所以檢測(cè)前不需要調(diào)節(jié)酸堿度，就可以保證氨氮和納氏試劑的反應(yīng)在強(qiáng)堿環(huán)境下進(jìn)行。直接加入納氏試劑測(cè)定結(jié)果不受影響。但是，如果所檢測(cè)樣品不能立即檢測(cè)，在采樣過(guò)程中需要加入硫酸固定。在檢測(cè)前就首先要調(diào)節(jié)樣品的pH 在6 ～9 范圍，然后再進(jìn)行檢測(cè)，如果直接檢測(cè)，不調(diào)節(jié)pH 值，在強(qiáng)酸性條件下，加入納氏試劑后，會(huì)瞬間產(chǎn)生紅色沉淀，而不是棕紅色的絡(luò)合物，導(dǎo)致檢測(cè)失敗。

2.5 余氯對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

污水處理廠的消毒工藝有紫外線消毒、臭氧消毒、液氯消毒和二氧化氯消毒等。液氯因其成本低，工藝成熟，效率穩(wěn)定可靠，是迄今為止最常用的消毒方法。液氯消毒是通過(guò)向水中投加液氯的方式對(duì)水進(jìn)行消毒，所以在污水處理廠的排水中，會(huì)有一定的余氯存在，而余氯可以與氨反應(yīng)生成氯胺或二氯胺，從而影響氨氮的測(cè)定。為了除去余氯的影響，可以在水樣中加入硫代硫酸鈉以消除干擾，也可以對(duì)水樣進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，以保證測(cè)定的氨氮結(jié)果接近真實(shí)值。

2.6 有顏色的水樣檢測(cè)時(shí)會(huì)干擾比色

要對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)于表色可以用絮凝沉淀法來(lái)消除其顏色。對(duì)于真色，要用蒸餾法進(jìn)行預(yù)處理，由于蒸餾預(yù)處理的吸收液是2%的硼酸溶液，所以檢測(cè)前要測(cè)定餾出液的pH 值。如果pH 值低于7，可用1mol/L 的氫氧化鈉調(diào)節(jié)餾出液的pH值在7 ～9 之間，然后再進(jìn)行檢測(cè)，如果加入納氏試劑后立即出現(xiàn)紅色沉淀，說(shuō)明樣品的酸性還是比較高，還需要繼續(xù)調(diào)節(jié)。但是餾出液的pH 值也不能太高，如果調(diào)得太高，待測(cè)水樣中的氨氮可能會(huì)轉(zhuǎn)化為氨氣逸出，從而使檢測(cè)結(jié)果偏低。

3 分析檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的辦法

3.1 空白值偏高

在多年的分析中，采用第一種方法配制的納氏試劑，空白吸光度值大多在0.18 左右，最低0.13，最高0.25。空白值不同主要有4 個(gè)影響因素：①純水的影響。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)用水是無(wú)氨水，但如果環(huán)境中存在有氨或銨鹽通過(guò)其他途徑進(jìn)入試驗(yàn)用水中，就會(huì)使空白值偏高。所以要保證環(huán)境是無(wú)氨的，同時(shí)最好使用新制的無(wú)氨水。②試劑的影響。有時(shí)酒石酸鉀鈉純度不夠，銨鹽含量較高，會(huì)導(dǎo)致空白值偏高?？梢栽谂渲茣r(shí)加少量的氫氧化鈉煮沸，蒸發(fā)掉溶液的10%～30%，冷卻后用超純水定容到原體積。也可以直接更換酒石酸鉀鈉試劑。③納氏試劑的配制方法不同。第一種方法配制的納氏試劑空白值較第二種要低，但不同的方法配制的試劑加入量不相同，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不大，任選一種都可以滿足檢測(cè)需要。但第一種配制方法質(zhì)控較第二種要好。④所用試管、移液管等玻璃儀器沒(méi)有徹底清洗干凈，帶入污染。

3.2 加入納氏試劑后水樣變渾濁

加入納氏試劑后水樣變渾濁，主要有3 方面的原因：①水樣中鈣鎂離子的存在，影響氨氮的測(cè)定。在國(guó)家環(huán)保部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)HJ535-2010 中已經(jīng)明確指出，少量的鈣鎂離子可以通過(guò)酒石酸加納屏蔽，但如果鈣鎂含量較高，加入納氏試劑后溶液還是會(huì)變渾濁。而且渾濁程度和水樣中氨氮的含量也有很大的關(guān)系。如果氨氮含量低，會(huì)出現(xiàn)微黃色渾濁液；如果氨氮含量高，會(huì)出現(xiàn)黃色或淺黃色渾濁液。此時(shí)，對(duì)于濃度高的水樣可以通過(guò)稀釋的方法消除干擾，對(duì)于濃度低的水樣則需要蒸餾預(yù)處理，以排除干擾。②市售的酒石酸鉀鈉純度不夠，鈣鎂含量過(guò)高，不但屏蔽效果不好，反而帶入了干擾，過(guò)高的鈣鎂離子和水樣中的鈣鎂離子一起，生成較多的酒石酸鈣和酒石酸鎂，使水樣變混濁，從而影響比色。所以購(gòu)買(mǎi)試劑時(shí)要滿足實(shí)驗(yàn)需要，以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。③水樣中有余氯的存在，余氯會(huì)與氨氮反應(yīng)生成氯胺，使水樣變渾濁?？梢约尤肓虼蛩徕c加以屏蔽。

3.3 確保調(diào)節(jié)水樣的pH值

水樣中加入納氏試劑后溶液馬上就顯色，其后顏色不再變化，而且比色管底部出現(xiàn)紅色沉淀。所以。在檢測(cè)時(shí)要確保調(diào)節(jié)水樣的pH 值在6 ～9 之間，保證氨氮和納氏試劑在強(qiáng)堿環(huán)境下充分反應(yīng)，從而保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)注意的問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確與否可以檢查儀器，試劑是否存在問(wèn)題，更是檢測(cè)水樣是否準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，所以正確地繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。在做標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)要注意以下問(wèn)題：①首先所用的玻璃器皿是經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定的。50mL 的比色管最好用一整套的，以減少系統(tǒng)誤差；同時(shí)要保證所用的器皿都是清潔的。其次，移取標(biāo)準(zhǔn)溶液要認(rèn)真仔細(xì)，確保移取體積的準(zhǔn)確性.最后確保10 ～15min 內(nèi)進(jìn)行比色。②對(duì)于氨氮較高或較低的水樣，可以根據(jù)實(shí)際樣品的濃度范圍，適當(dāng)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，但總的曲線點(diǎn)數(shù)包括0mg/L 濃度在內(nèi)不少于6 個(gè)點(diǎn)。③繪制好的曲線同時(shí)滿足斜率在0.060 ～0.078 之間，截距小于等于±0.005，相關(guān)系數(shù)≥0.999 才可以使用。繪制曲線的同時(shí)最好帶一個(gè)明碼標(biāo)準(zhǔn)樣，可以通過(guò)判斷明碼標(biāo)準(zhǔn)樣的準(zhǔn)確度，從而確定曲線的準(zhǔn)確性，繼而保證水樣檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 檢測(cè)過(guò)程中采取一定的質(zhì)控措施

氨氮是水中主要的污染物之一，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，氨氮含量的測(cè)定是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，為了保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)中氨氮含量測(cè)定的準(zhǔn)確性，應(yīng)正確分析氨氮測(cè)定過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，采取積極措施，提高氨氮測(cè)定的有效性，為污水處理廠的正常運(yùn)行提供依據(jù)，為保護(hù)自然水環(huán)境盡一份力。