工業(yè)廢水中總氮測(cè)定的影響因素探討

文_王巖宏 臨淄區(qū)生態(tài)環(huán)境技術(shù)服務(wù)中心

水中含氮化合物的存在會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，含氮化合物的檢測(cè)是廢水處理的一項(xiàng)重要工作?？偟呛饬克w中無(wú)機(jī)氮濃度和有機(jī)氮濃度總和的常用指標(biāo)，能夠在整體上反映水體受各類含氮化合物污染的程度。目前，工業(yè)廢水總氮的測(cè)定主要采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法，但是這個(gè)方法在測(cè)定時(shí)存在多種因素的影響，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成較大的干擾。因此，對(duì)測(cè)定過(guò)程中的影響因素進(jìn)行分析，提高測(cè)定的準(zhǔn)確性具有重要的意義。

1 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法的原理

溫度在120～124℃，堿性過(guò)硫酸鉀溶液可使樣品中含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長(zhǎng)220nm和275nm，分別測(cè)定吸光度A220和A275，按式(1)計(jì)算校正吸光度A，總氮(以N計(jì))含量與校正吸光度A成正比。

2 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法總氮測(cè)定影響因素分析

通過(guò)上述原理來(lái)看，測(cè)定過(guò)程中所使用的過(guò)硫酸鉀質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)用水、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等因素都會(huì)對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

2.1 過(guò)硫酸鉀的影響

過(guò)硫酸鉀作為將水樣中的亞硝酸鹽氮、氨氮、有機(jī)氮氧化為硝酸鹽氮的氧化劑，其純度至關(guān)重要。在水質(zhì)總氮測(cè)定中要求所使用的過(guò)硫酸鉀中的總氮含量低于0.0005%。如果實(shí)驗(yàn)中所使用的過(guò)硫酸鉀氮含量達(dá)不到要求，會(huì)造成空白測(cè)定值偏高，進(jìn)而影響總氮的測(cè)定值。另外，常溫下過(guò)硫酸鉀在水中的溶解速度非常慢，因而在實(shí)際配制的過(guò)程中，常常采用加熱的方法來(lái)加快溶解，但是如果加熱操作不當(dāng)就會(huì)造成過(guò)硫酸鉀發(fā)生一定程度的分解而影響測(cè)定值。

2.2 實(shí)驗(yàn)用水的影響

實(shí)驗(yàn)用水的質(zhì)量對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果也有著很大的影響。從實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，通過(guò)一次蒸餾處理的普通蒸餾水并不能有效消除水中的氨氮等含氮雜質(zhì)，這些雜質(zhì)組分的存在會(huì)導(dǎo)致總氮測(cè)定中的空白值偏高。另外，在實(shí)驗(yàn)室制備的蒸餾水或無(wú)氨水貯存期間，易受到容器可溶成分、空氣中二氧化碳、氨、酚、硝酸等雜質(zhì)的污染，影響測(cè)定的準(zhǔn)確度。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響

水質(zhì)總氮測(cè)定對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，如果在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，存在干擾性的含氮試劑和物質(zhì)，或者在同時(shí)進(jìn)行其他可能產(chǎn)生含氮干擾物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，揮發(fā)到環(huán)境中的含氮物質(zhì)會(huì)顯著干擾總氮的測(cè)定。如，氨水具有非常強(qiáng)的揮發(fā)性，大量揮發(fā)進(jìn)入到空氣當(dāng)中的氨分子很容易溶解到水溶液中，不僅會(huì)污染實(shí)驗(yàn)用水以及總氮測(cè)定所需要使用的各種試劑，還會(huì)直接污染待測(cè)水樣。

2.4 消解過(guò)程中溫度及壓力的影響

水樣消解過(guò)程中的溫度和壓力也是一種重要控制因素，該方法所要求的消解溫度范圍是120～124℃。如果消解過(guò)程中高壓蒸汽滅菌器內(nèi)的溫度低于120℃，會(huì)造成亞硝酸鹽氮、氨氮、有機(jī)氮不能完全被氧化為硝酸鹽氮；如果溫度超過(guò)124℃，會(huì)導(dǎo)致過(guò)硫酸鉀分解速度加快，同樣會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。消解溫度的控制與高壓蒸汽滅菌器的壓力控制密切相關(guān)，最常見(jiàn)的問(wèn)題就是高壓蒸汽滅菌器不能有效密封而漏氣，由此造成的減壓會(huì)引起實(shí)際消解溫度達(dá)不到要求，將對(duì)最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。

除以上因素會(huì)對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果玻璃器皿沒(méi)有按照正確的程序進(jìn)行充分清洗，就被用于實(shí)驗(yàn)之中也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。

3 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法總氮測(cè)定中影響因素的消除

3.1 過(guò)硫酸鉀影響因素的消除

首先，要選用純度高的過(guò)硫酸鉀試劑，必要的情況下可以在使用前對(duì)過(guò)硫酸鉀進(jìn)行提純。如果使用的過(guò)硫酸鉀空白實(shí)驗(yàn)吸光度值過(guò)高，可以采用重結(jié)晶法對(duì)過(guò)硫酸鉀試劑進(jìn)行提純，從而使空白吸光度處在合理的范圍內(nèi)。其次，在配制過(guò)硫酸鉀溶液時(shí)要盡可能地避免進(jìn)行加熱，確實(shí)需要使用加熱來(lái)加快過(guò)硫酸鉀試劑溶解時(shí)，一定要確保加熱溫度低于60℃，因此最好選用水浴的方式來(lái)進(jìn)行加熱。另外，過(guò)硫酸鉀溶液要盡可能地現(xiàn)用現(xiàn)配，長(zhǎng)時(shí)間存放的過(guò)硫酸鉀水溶液同樣對(duì)總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。

3.2 實(shí)驗(yàn)用水影響因素的消除

總氮測(cè)定中最好使用無(wú)氨水，鑒于無(wú)氨水的制備過(guò)程較為復(fù)雜，可以使用純水機(jī)制備的一級(jí)純水作為總氮測(cè)定的實(shí)驗(yàn)用水。但純水機(jī)制備的純水在貯存期間，易受到容器可溶成分、空氣中氨、酚、硝酸等雜質(zhì)的污染，因此不可貯存，應(yīng)在使用前新鮮制備。實(shí)際檢測(cè)中，使用新鮮純水配制的試劑進(jìn)行測(cè)定，空白吸光度通常能夠穩(wěn)定在0.03以下。因此，在排除其他因素對(duì)于空白吸光度影響的情況下，如果出現(xiàn)空白吸光度偏離，就需要考慮實(shí)驗(yàn)用水是否放置時(shí)間過(guò)久以及純水機(jī)是否需要檢修或更換濾膜。

3.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響因素的消除

測(cè)定過(guò)程中如果實(shí)驗(yàn)環(huán)境存在含氮干擾物質(zhì)，對(duì)于總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)造成比較顯著的影響，因此必須確保實(shí)驗(yàn)盡可能在無(wú)氮的環(huán)境中進(jìn)行，并且在進(jìn)行總氮測(cè)定的實(shí)驗(yàn)室中，要絕對(duì)避免存放和使用氨水、硝酸以及其他銨鹽類試劑。特別需要注意的是，在水質(zhì)總硬度、亞硝酸鹽氮等檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中會(huì)使用到含氨水的試劑，如果這些水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目與水質(zhì)總氮檢測(cè)在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，那么就會(huì)對(duì)總氮測(cè)定產(chǎn)生交叉污染和影響，造成總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。因此，要避免水質(zhì)總氮檢測(cè)與水質(zhì)總硬度、亞硝酸鹽氮等檢測(cè)項(xiàng)目在同一實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行，從而避免環(huán)境因素對(duì)于總氮測(cè)定的干擾。

3.4 消解過(guò)程中溫度及壓力影響因素的消除

消解過(guò)程中溫度的控制重點(diǎn)在于確保高壓蒸汽滅菌器具有良好的密封性，因此需要定期檢查高壓蒸汽滅菌器橡膠密封圈的密封情況，避免因漏氣而減壓，同時(shí)進(jìn)行壓力表校正。

除了要重視對(duì)以上影響因素的消除外，對(duì)實(shí)驗(yàn)使用的玻璃器皿、比色皿都需要進(jìn)行充分的清洗，并在容器使用前用體積分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液對(duì)其進(jìn)行浸泡，然后再依次用自來(lái)水、無(wú)氨水沖洗干凈后才可使用。

4 結(jié)語(yǔ)

堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法總氮測(cè)定過(guò)程中，無(wú)論是試劑質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)用水以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境等因素都會(huì)對(duì)總氮測(cè)定過(guò)程產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，通過(guò)對(duì)各種影響因素的有效消除來(lái)提高工業(yè)廢水中總氮測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。