紫外分光光度法测定水质总氮影响因素探讨

2015-04-27周侣艳

资源节约与环保 2015年12期

关键词：光度法硫酸钾分光

周侣艳徐伟陈峰

（杭州市环境监测中心站浙江杭州310007）

紫外分光光度法测定水质总氮影响因素探讨

周侣艳徐伟陈峰

（杭州市环境监测中心站浙江杭州310007）

总氮含量是水质富营养化状态的重要指标，是水质检测中需要重点分析的内容。一般对于水质总氮含量的检测方法，常选择用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，但是在实际应用中，经常会出现空白值偏高以及样品测定值不稳定等问题，同一样品总氮测定值具有较大波动。为提高水质总氮含量测量精确度和准确性，即需要对紫外分光光度法影响因素进行分析，选择合适措施进行优化，提高测定结果准确性，本文就此方面进行了简要阐述。

紫外分光光度法测定；水质测定；总氮

天然水中正常情况下，总氮值并不高，但是随着社会生产程度的不断增加，大量的生产生活污水以及农田废水等被排入到自然水体中，造成水体内有机氮与无机氮氧化合物含量增加，使得水体呈现富营养化，浮游生物大量繁殖。在进行水质测定时，为提高总氮值测定结果精确性，必须要对紫外分光光度法测定影响因素进行分析，有针对性的对每个操作细节进行优化，降低各项因素对测定结果的影响。

1 紫外分光光度法测定总氮原理

水体中总氮含量的检测方法是，在高于60℃水溶液中，过硫酸钾分解产生氢离子与原子态氧，然后添加氢氧化钠与其中氢离子进行中和反应，确保过硫酸钾能够完全分解。然后在120℃～124℃碱性介质条件下，选择过硫酸钾为氧化剂，对水样中含有的氨氮以及亚硝酸盐氮进行氧化作用生成硝酸盐，同时可以将其中部分有机氮化合物氧化转化成硝酸盐[1]。选择用紫外分光光度法在波长220nm与275nm处分别测定样品的吸光度，按照A=A220-2A275对硝酸盐氮吸光度值进行计算，从而计算水样中总氮含量。

其中，高于60℃条件下过硫酸钾水溶液中反应过程为：H2S2O8→2KHSO4+[0]，KHSO4→K+HSO4-，HSO4-→H+SO42-，其中CO (NH2)2代表可溶有机氮化物，各种形态氮氧化反应为：(NH4) 2SO4+4NaOH+8→[O]→2NaNO3+Na2SO4+6H2O，CO→(NH2)2+2NaOH +8[O]→2NaNO3+CO2+3H2O，NaNO2+[O]→NaNO3。

2 紫外分光光度法总氮测定试验分析

2.1 仪器与试剂

2.2 测定流程

（1）选择25mL比色管取样10mL，然后用氢氧化钠或盐酸溶液将样品pH值调至5～9范围内。（2）将5mL碱性过硫酸钾溶液加入到pH调解好的样品中，塞紧磨口塞并用纱布和绳子扎紧瓶口，避免在消解时塞子弹出。（3）将比色管放置到压力锅内，加热至120℃～124℃后开始计时，并保持此温度条件下，持续加热30min。（4）加热完成后冷却、开阀放气，然后除去外盖，将比色管取出使其冷却到室温，然后向其中加入1mL1+9盐酸溶液，并用无氨水稀释到标线，对处理后的溶液进行混匀处理[3]。（5）吸取上清液，到1cm石英比色皿内，然后将其放置到紫外分光光度计上。以无氨水加1+9盐酸溶液作为对比，测定水样在220nm与275nm波长处吸光度。

2.3 标准曲线

选择0.010mg/m l硝酸钾标准溶液，分别向6支25mL色管内加入0、0.50/1.00/3.00/5.00/7.00/8.00mL，并用无氨水稀释到10.00mL标线[4]。然后按照上述测定流程来的测定。

2.4 测定结果

水样总氮含量计算公式为：C=m/v，其中C表示水样中总氮浓度，单为mg/L；m表示水样中测出含氮量，单位ug；v表示取样体积，单位mL。

校正吸光度计算：Ar:A220-2A275式中，Ar表示校正吸光度，A表示220nm波长所测吸光度，A2表示275nm波长所测吸光度。

出口方面已经临近尾期，截至上周，国内港口二铵存量在42万吨左右。虽然印度和巴基斯坦仍有新单出现，但是近期的出口价格一再下滑，企业的心态也有点稳不住了，目前出货量较少。据海关统计，1-8月份中国磷酸二铵出口总量为401万吨，和去年同期的397万吨相比基本持平。

3 紫外分光光度法总氮测定影响因素分析

3.1 实验用水

选择用蒸馏无氨水、新鲜蒸馏水、新鲜去离子分别来配置碱性过硫酸钾溶液，并分别进行空白实验，设置5个重复，所得结果如表1所示。

表1 不同实验用水空白吸光度值

通过实验结果可以得知，碱性过硫酸钾溶液所选配置用水不同，空白值吸光度值存在较大差异，可以确定试验用水是影响空白值吸光度高低的关键性因素。空白实验时，选择用10mL上述三种水代替水样，对其进行加热消解处理后定容测定。

3.2 过硫酸钾

实验用过硫酸钾纯度对测定结果影响比较大，如果所选试剂存在质量问题，总氮含量超过0.0045%，会导致空白试验值偏高。对于实验所需试剂纯度不高的情况时，需要对其进行提纯处理，即将大烧杯内装入去离子水然后将其放置到40℃水浴，然后加入过硫酸钾固体将其配置成饱和溶液，将溶液放置于冰水浴内重结晶。用去离子水对结晶进行多次洗涤，用红外灯烘干。要对提纯后的过硫酸钾做好放置管理工作，严禁与还原性物质混合存放，并放置在干燥器内避光保存。另外，还需要做好过硫酸钾溶液配置和存放管理，即分别称取过硫酸钾与氢氧化钠，应将过硫酸钾于60℃以下水浴使其溶解，待氢氧化钠溶液冷却到室温后将两者混合并定容。放在冰箱中冷藏，可以使用一周。

3.3 实验环境

实验环境也会对测定结果产生一定程度的影响，总结以往经验，对于带入氮的试剂不可在同一实验室使用，在总氮分析间，不能放置氨水、硝酸等铵盐类试剂。同时，对于总硬度、亚硝酸盐氮、硫酸盐化速率等测试试验，会使用氨水试剂，如果在一个实验环境内，势必会对总氮测定产生交叉污染，影响测定结果的精确性。

另外，总氮测定试验时应尽量远离卫生间，避免其挥发后进入到空气重新溶解到试样中，而导致测定结果数值偏高。

3.4 波长定位

总氮测定时，需要同时测定样品两个不同波长吸光值，然后校正吸光度并计算最终结果。如果选择用手动调节波长紫外分光光度仪，在测定时需要多次对波长进行调节，但是调节后复位难度较大，很容易出现误差，影响测定结果的准确性。因此，应尽量选择用双光路紫外分光光度计测定，最大程度上减小调整波长产生的误差，并且比色皿误差可以自动校正。

3.5 氨氮值

氨氮值即水样中铵态氮总含量，总氮作为水样中有机氮、无机氮含量总和，理论上氨氮值应低于总氮值。但是部分实验测定结果，水样中铵态氮含量较高，最终会出现氨氮值大于总氮值情况。主要是因为实验所用碱性介质中，铵态氮会以氨气形式存在与比色管气相内，总氮测定主要包括NO3-N、NO2-3与NH3-N、有机氮等。因此对于铵态氮较高的样品并不适合用消解法，在实验时应在消解30min后放气，并趁热多次摇匀比色管，利用热K2S2O8将气相中氨气消解转变为NO3-。

3.6 实验用的玻璃器皿，用1+9盐酸进行浸洗，用蒸馏水冲洗后再用无氨水冲洗。

3.7 测定悬浮物较多的水样时，在消解后试样会出现浊度和沉淀，遇此情况，可将试样放置过夜或用0.45μm滤膜过滤后，再比色测定。否则会出现A275/A220×100%大于20%。及分析结果偏差较大。