離子選擇電極法在水質分析中的應用

葉秀芳

（廣東省東莞市大嶺山水務有限公司，廣東 東莞 523820）

硝酸鹽是水體中含氮有機物最終的分解產物。硝酸鹽遇還原物質可生成亞硝酸鹽,進一步轉化為亞硝胺這一致癌和致突變的物質,對人類造成很大危害。因此,硝酸鹽氮的測定是水質分析工作中的一個重要環節。目前,測定水中硝酸鹽氮的方法常用有酚二磺酸分光光度法 (以下簡稱酚二磺酸法)、鎘柱還原法、離子色譜法,離子選擇電極法(以下簡稱電極法)和紫外分光光度法等。其中酚二磺酸法是標準方法,最為常用。此法精密度、準確度較高,但氯化物、亞硝酸鹽、銨鹽、有機物等會嚴重影響測定結果,且操作煩瑣費時,不易在野外或監測現場實行。電極法具有結構簡單、操作方便、準確度高、抗干擾性好、測試范圍寬、能進行快速連續測定等特點。為此,本文對電極法與經典酚二磺酸法測定水樣中硝酸鹽氮進行對比實驗研究。

1 材料與方法

1.1 試劑

0.100 g/L硝酸鹽標準貯備液。總離子強度調節緩沖溶液(TISAB)。硫酸銀溶液等。

1.2 儀器

722-S型分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)。PHS-3C型酸度計(上海雷磁儀器廠)。

1.3 水樣的采集和預處理

1.3.1 水樣的采集

分別采集四個不同地方水的水樣,依次編為 1、2、3、4、5、6、7、8、9 號。

1.3.2 水樣的預處理

水樣測定前,用硫酸銀溶液去除Cl-干擾。

2 實驗步驟

2.1 標準曲線的繪制

2.1.1 電極法

①儀器的準備:電極使用前應在10-3 mol/LNaNO3溶液中浸泡2h,用純水清洗至電勢穩定在+260mV左右。②硝酸鹽標準使用液:準確吸取50ml硝酸鹽標準貯備液置于500ml容量瓶中,稀釋至標線。此溶液每毫升含硝酸鹽0.01mg。③分別吸取硝酸鹽標準使用液 0.00、0.50、1.00、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00、30.00ml,移入50ml容量瓶中,各加入1ml離子強度調節緩沖液,定容,轉移至50ml小燒杯中,浸入已與酸度計連接好的電極,用磁力攪拌器攪拌1 min后停止攪拌,讀取穩定電位值E。④以電位值E為縱坐標,待測溶液中硝酸鹽氮的濃度對數為橫坐標,繪制標準曲線。

2.1.2 酚二磺酸法

標準曲線的繪制同文獻。

2.2 精密度和準確度實驗

為了比較電極法與酚二磺酸法測定同一水平硝酸鹽氮是否具有相同的精密度、準確度,在對同一硝酸鹽氮標準樣品用不同方法進行多次測定的基礎上,用F檢驗和t檢驗對測定結果進行統計檢驗。

2.3 離子干擾實驗

在電極的測定范圍內取高、中、低 3個不同濃度水平的硝酸鹽氮溶液,分別加入Cl-、I-、NO2-等常見干擾離子的3個不同濃度水平進行正交實驗。

?

2.4 加標回收實驗

取適量實際水樣,根據水樣測定結果,使加標后硝酸鹽氮濃度變化與水樣實測值盡量相近,測定加標后試樣硝酸鹽氮濃度,計算回收率。

3 結果處理與分析

3.1 兩種方法標準曲線的比較

兩種方法標準曲線回歸方程的相關系數都很高,但電極法測定范圍達105數量級,而酚二磺酸法只有102個數量級,相差很大。見表1。

3.2 方法精密度和準確度的實驗結果

配制兩組不同濃度的硝酸鹽氮標準溶液,用兩種方法各測定6次,經統計處理,結果見表2。

根據統計檢驗理論,在精密度檢驗(即F檢驗)中,F

3.3 離子干擾實驗結果離子干擾實驗結果見表3。

由表3可看出,Cl-對電極法測定結果產生較大正干擾。隨著Cl-濃度的增大,對電極法測定結果的影響也隨之增大,尤其對低濃度硝酸鹽氮的測定影響由21%增長到43%。對電極法測得結果有一定的負干擾,但隨著濃度的增加,對測定結果的干擾程度愈小。原因有待進一步探討。對的干擾可加入少量氨基磺酸消除。

I-對電極法測定結果的影響有正有負,影響不是很大。但若I-濃度達到100.0μg/L時,對低濃度和高濃度硝酸鹽氮測定結果的干擾都可達11%,不容忽略。但在硝酸鹽氮濃度溶液(10 mg/L)中,它對測定結果的干擾停留在3.6%,沒有明顯的起伏變化,原因有待進一步探討。

在實際水樣中,I-含量甚微,一般不出現具有干擾意義的水平,I-對電極法測定結果的影響可以忽略。Cl-、對電極法測定結果的影響較大,應予以考慮。

3.4 加標回收實驗

加標回收測定結果見表4、表5。

由表4和表5可看出,電極法的回收率范圍為97.0%～102.0%,平均回收率為99.5%；酚二磺酸法的回收率范圍為86.9%～98.9%,平均回收率為92.9%。可見,在硝酸鹽氮的測定中,電極法的回收率比酚二磺酸法的回收率更接近100%,說明電極法準確度較高。

4 結論

4.1 可直接測定生活飲用水、地表水、地下水、工業廢水中的硝酸鹽氮,水樣有顏色濁度,但懸浮物不影響測定。

4.2 用電極法測定水樣中硝酸鹽氮的精密度、準確度都比較好,對2種硝酸鹽氮的標準溶液進行6次平行測定,相對標準偏差分別為6.9%和0.4%；對9個樣品水樣加標分析,回收率為97%～102%。

4.3 電極法的測定線性范圍比酚二磺酸法的廣,電極法為 0.14～14000mg/L,而酚二磺酸法為 0.02～2.0mg/L。

4.4 Cl-、I-、Br-、HS-、CN-、等離子有干擾。但一般水體中除Cl-外不會出現具有干擾意義的水平,通常在水樣中加入適量AgSO4粉末,可去除Cl-的干擾。

[1]國家環保總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].第4版1北京:中國環境科學出版社。

[2]王明波,曹軍,劉鳳寶.測定地表水中的硝酸鹽氮消除氯離子干擾的方法改進[J].山東環境。

[3]白傳記,田玉成,劉玉玲.離子選擇性電極法測定水中硝酸鹽氮的方法的探討[J].中國衛生檢驗雜志。