納氏試劑比色法測定污水中氨氮的條件分析及優(yōu)化

任學(xué)韜

（蘇伊士環(huán)境檢測技術(shù)（上海）有限公司北京分公司，北京 100176）

氨氮作為污水的重要組成部分，其含量對水體影響較大。如果水體氨氮含量過高，便會威脅人體健康，同時會對周圍環(huán)境造成一定污染。為了保護(hù)人體健康，對環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測，設(shè)計一種高精度氨氮測定方法，成為當(dāng)前重點(diǎn)研究內(nèi)容。目前應(yīng)用的氨氮測定方法存在操作復(fù)雜、精度較低等問題。為了彌補(bǔ)以往測定方法存在的不足，本文引入一種納氏試劑比色法作為研究工具，設(shè)計新的試驗(yàn)方法，并對該方法應(yīng)用效果加以分析，重點(diǎn)探究氨氮測定條件的優(yōu)化內(nèi)容。

1 試驗(yàn)設(shè)計

1.1 試驗(yàn)儀器

一是數(shù)顯恒溫電熱套，型號為KDM-A；二是全玻璃蒸餾器；三是雙光束紫外分光光度計，型號為UV1901；四是試驗(yàn)室pH計，型號為PHSJ-5；五是優(yōu)普超純水制造系統(tǒng)，型號為ULUP-I；六是電子天平，型號為BSA124S。本試驗(yàn)使用的玻璃器皿放入濃度為10%的王水中浸泡，持續(xù)24 h后潤洗備用。其中，潤洗試劑為無氨水。

1.2 試劑與配制

實(shí)驗(yàn)室直接使用的試劑有氯化銨（NHCl）、濃硫酸（HSO）、氫氧化鉀（KOH）、氫氧化鈉（NaOH）、酒石酸鉀（CHOK）、氯化汞（HgCl）、硫酸鋅（ZnSO）和碘化鉀（KI）。

1.2.1 納氏試劑配制

取10 mL無氨水放入燒杯中，而后向燒杯中加入HgCl（用量2.5 g），搖勻形成HgCl飽和溶液。為了提高溶解速度，采取加熱處理。取5 mL水放入反應(yīng)器皿中，向其中加入KI，用量為5.0 g。取50 mL水放入反應(yīng)器皿中，向其中加入KOH，用量為15.0 g。接下來，向配制好的KI溶液中添加HgCl，攪拌均勻，形成化合物KHgI，該物質(zhì)呈朱紅色，而后向溶液中添加KOH，以100 mL作為標(biāo)準(zhǔn)稀釋。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溶液要求后搖勻，靜置一段時間后等待試驗(yàn)使用。

1.2.2 無氨水配制

制備超純水時，選取的材料為優(yōu)普超純水，型號為ULUP，該純水的電阻率為0.51 MΩ·cm。向水中添加適量濃硫酸，使得pH低于2，而后采用蒸餾法加以處理，同時收集餾出液。為了保證該試劑的配制能夠滿足試驗(yàn)需求，對配制好的無氨水進(jìn)行檢驗(yàn)。

本試驗(yàn)使用的試劑均從成都麥卡希化工有限公司采購，其中，除氯化銨等級為優(yōu)級純，其他使用的試劑等級為分析純。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

利用電子天平稱取氯化銨0.315 g（要求該物質(zhì)在溫度100 ℃環(huán)境下持續(xù)干燥3 h），將其放置在容量50 mL的燒杯中。向燒杯中加入除氨水，用量為10 mL。搖勻后，將溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，量程為100 mL，定容搖勻。其中，NH離子在溶液中的含量為1 000 mg/L。從配制好的溶液中取10 mL，將其放入容量瓶（規(guī)格1 000 mL）中，再次定容搖勻。其中，NH離子在溶液中的含量發(fā)生變化，為10 mg/L。

接下來，根據(jù)試驗(yàn)需求，取不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液（5.00 mL、2.50 mL、1.00 mL、0.50 mL、0.25 mL、0.00 mL）分別盛放在6個比色管中，容量均為25 mL。首先分別向標(biāo)準(zhǔn)溶液中添加酒石酸鉀溶液，用量為1.0 mL，搖勻后加入納氏試劑，用量為1.0 mL。再次搖勻后向溶液中添加無氨水，使得比色管中的溶液達(dá)到20 mL。而后采用pH調(diào)節(jié)方法，使其達(dá)到10，再選取除氨水作為定容試劑，對比色管中的溶液進(jìn)行定容。按照此方法制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為2.00 μg/mL、1.00 μg/mL、0.40 μg/mL、0.20 μg/mL、0.10 μg/mL和 0.00 μg/mL。

1.3 試驗(yàn)方法

取100 mL待測水樣放入器皿中，而后向其中添加1 mL硫酸鋅溶液（濃度100 g/L），搖勻后添加NaOH（濃度30%），調(diào)整溶液pH至10。接下來，搖勻器皿中的溶液，等待溶液中的試劑完全反應(yīng)。利用無氨水將濾紙潤濕，將其作為溶液過濾工具。取5 mL濾液，向其中添加1.0 mL酒石酸鉀溶液，搖勻后添加1.0 mL納氏試劑，再次搖勻后定容。其中，定容試劑為除氨試劑，待器皿中的溶液達(dá)到25 mL時停止添加。與此同時，做好空白試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響

2.1.1 pH

pH因素影響下，水樣中氨氮含量測定結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同pH水樣的氨氮含量存在一定差異。其中，水樣pH為10時，氨氮含量與理論數(shù)值最為貼近。

表1 不同pH下氨氮含量測定結(jié)果

2.1.2 試劑顯色時間

設(shè)定不同的試劑顯色時間，測定水樣氨氮含量，結(jié)果如表2所示。當(dāng)顯色時間為10 min時，水樣氨氮含量為0.98 μg/mL，該數(shù)值與1.0 mg/L最為相近。所以，最佳顯色時間為10 min。

表2 不同顯色時間下氨氮含量測定結(jié)果

2.1.3 納氏試劑用量

利用分光光度計對水樣吸光度進(jìn)行測定，而后計算水樣氨氮含量，結(jié)果如表3所示。當(dāng)納氏試劑用量為1.0 mL時，氨氮含量為0.99 μg/mL，該數(shù)值與1.0 mg/L最為相近。因此，納氏試劑最佳用量為1.0 mL。

表3 不同納氏試劑用量下氨氮含量測定結(jié)果

2.2 污水中氨氮測定的精密度

按照試驗(yàn)方法配制6份水樣，分別統(tǒng)計其氨氮測定的精密度，結(jié)果如表4所示。水樣氨氮測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（）均不大于8.40%，精密度較高。與以往方法相比，該測定方法在測定精度方面有所改善。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.3 加標(biāo)回收率試驗(yàn)

取兩份水樣，分別采取不同方法加以處理。第一份水樣加入1 mL銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度10 mg/L），按照本文試驗(yàn)方法對水樣進(jìn)行前處理。第二份水樣按照一般程序展開試驗(yàn)。加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。本文試驗(yàn)方法得到的氨氮測定值發(fā)生較大改變，與本底值相差較多。當(dāng)本底值超過0.24 μg/mL時，加標(biāo)測定值先增加，后變小，加標(biāo)回收率的變化規(guī)律亦是如此。其中，加標(biāo)回收率介于97.4%～107.4%。然而，第二份水樣采取一般程序進(jìn)行試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)溶液回收率介于53.1%～67.4%。與本文試驗(yàn)方法相比，以往標(biāo)準(zhǔn)溶液測定方法的精度偏低，導(dǎo)致氨氮測定結(jié)果與實(shí)際值相差較多。

表5 加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本文選取pH、試劑顯色時間、納氏試劑用量3個因素作為研究對象，設(shè)計條件試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定其最佳取值范圍。試驗(yàn)結(jié)果顯示，pH、試劑顯色時間、納氏試劑用量的最佳取值分別為10、10 min、1.0 mL。將該組參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制依據(jù)，與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)溶液測定方法相比，本文試驗(yàn)方法較為可靠，氨氮測定結(jié)果精密度更高。