測定總氮的影響因素探討

殷麗萍

(云南省環(huán)境監(jiān)測中心站,云南 昆明 650034)

水中總氮項目的測定常采用 GB11894-89《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》。采用這種方法的優(yōu)點是步驟相對簡單,所需試劑較少,要求使用的儀器設(shè)備一般實驗室都具備。但是該方法對空白值的要求非常嚴(yán)格,其所需試劑中的過硫酸鉀、氫氧化鈉本身都含有一定量的氮,容易造成實驗空白值偏高。要做好總氮的空白值測定,一定要把控好實驗室環(huán)境條件、實驗用水、試劑、玻璃器皿、蒸氣滅菌器的壓力、消解過程等影響因素。

1 方法原理

在 60℃以上的水溶液中,過硫酸鉀分解產(chǎn)生硫酸氫鉀和原子態(tài)氧,硫酸氫鉀在溶液中離解產(chǎn)生氫離子,故在氫氧化鈉的堿性介質(zhì)中可促使分解過程趨于完全。分解出的溶液中原子態(tài)氧在 120～124℃的堿性介質(zhì)條件下,用過硫酸鉀作氧化劑,可以將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮及大部分有機氮化合物氧化為硝酸鹽。

2 影響空白值偏高的因素

2.1 實驗環(huán)境

總氮的分析應(yīng)在無氨的實驗室環(huán)境中進行,室內(nèi)不應(yīng)含有揚塵、石油類、硝酸及其它的含氮化合物,絕對不能在分析氨氮等氮類項目的實驗室中做總氮項目的分析,所使用的試劑、玻璃器皿等也要單獨存放,避免交叉污染,影響空白值。

2.2 實驗用水

實驗過程對水的要求非常嚴(yán)格,普通的蒸餾水往往達(dá)不到實驗要求。這時需再做二次加工以得到無氨水。在通常情況下,多數(shù)實驗室采用新燒蒸餾水或去離子水。這也是造成空白值偏高的主要原因。

2.3 試劑的選擇、配制、存放

試劑的選擇。測定總氮的過程中,過硫酸鉀是至關(guān)重要的試劑。首先,試劑的純度關(guān)系到空白值的高低、測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。一般分析純的過硫酸鉀,規(guī)定的含氮量 <0.0005%,但由于試劑質(zhì)量存在差異,有些廠家、批次的試劑含氮量常常達(dá)不到這個要求,致使空白值偏高。另外,分析純氫氧化鈉的氮化合物含量雖然大大低于過硫酸鉀的含氮量,但也要仔細(xì)選擇。建議使用優(yōu)級純或基準(zhǔn)試劑,盡量降低試劑中的含氮量,從而降低實驗空白值。

試劑的配制。堿性過硫酸鉀的配制過程十分重要,掌握不好會影響消解效果,對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。GB11894—89中關(guān)于堿性過硫酸鉀的配制,只是簡單地將過硫酸鉀和氫氧化鈉溶于水中,并未作其它要求。過硫酸鉀的溶解速度非常慢,若要加快溶解,最好采用水浴加熱法,且水浴溫度一定要低于 60℃,否則過硫酸鉀會分解失效。配制該溶液時,可分別稱取過硫酸鉀和氫氧化鈉,兩者分開配制,再混合定容,或者先配制氫氧化鈉溶液,待其溫度降到室溫后再加入過硫酸鉀溶解。若二者在一只燒杯中溶于水,應(yīng)緩慢加水,同時攪拌,防止氫氧化鈉放熱使溶液溫度過高引起局部過硫酸鉀失效。堿性過硫酸鉀最好現(xiàn)用現(xiàn)配。

試劑的存放。氫氧化鈉容易吸收空氣中的水分,使用過程中要及時蓋好瓶蓋,稱量時動作要快,防止吸收空氣中的水分影響稱量的準(zhǔn)確度;過硫酸鉀應(yīng)避免與還原性物質(zhì)、硫、磷等混合存放,而且由于過硫酸鉀易吸潮,放出氧氣,為防止失效,要將其放在干燥的試劑柜中。

2.4 玻璃器皿的洗滌

所使用的玻璃器皿應(yīng)先用 (1+9)鹽酸浸泡后,再用無氨水或是蒸餾水沖洗數(shù)次才能使用,否則也會造成空白值偏高或平行性較差的情況。

2.5 消解溫度、壓力的控制

對于使用醫(yī)用手提蒸氣滅菌器的實驗室,因測定壓力為 1.1～1.3kg/cm2,溫度為 120℃～124℃,可以安裝一個穩(wěn)壓器,將壓力控制在該范圍,這樣就省去了通過人為切斷電源控制的麻煩,穩(wěn)定且省力。使用自動裝置蒸氣滅菌器的實驗室,消解時,達(dá)到規(guī)定溫度壓力后應(yīng)當(dāng)先放氣使壓力表指針回零,再次達(dá)到規(guī)定溫度壓力后再計時。或者直接打開放氣閥加熱一段時間,待蒸氣滅菌器內(nèi)的冷空氣被徹底趕盡、放出熱蒸氣后再關(guān)閉放氣閥消解,并且將消解溫度控制在 123℃,這樣測定結(jié)果最為理想。

2.6 比色時的注意事項

該項目的測定涉及兩個波長 (220nm和275nm),有條件的實驗室可采用雙光路紫外分光光度計,其優(yōu)點是方便快速、可以避免反復(fù)調(diào)整波長產(chǎn)生測量誤差,皿間誤差也能自動修正。如果沒有雙光路紫外分光光度計,建議在測定完一組樣品的同一波長后,再調(diào)整到另一波長,統(tǒng)一測定,不要測完一個樣品的兩個吸光度后再換另一個樣品,這樣反復(fù)調(diào)整波長會引起一定的測量誤差。

3 減少空白值的對策

(1)選擇相對固定和潔凈的實驗室,最好在無氨的實驗室環(huán)境中進行總氮測定;

(2)按照檢測標(biāo)準(zhǔn) (方法)和規(guī)范要求,配制溶液時,最好使用無氨水;

(3)對于過硫酸鉀,盡量選擇優(yōu)級純試劑或是一些生產(chǎn)規(guī)模大、比較規(guī)范的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的試劑;

(4)配制堿性過硫酸鉀,過硫酸鉀和氫氧化鈉最好分開配制,溶解過硫酸鉀最好采用水浴加熱,控制溫度在 60℃以下;

(5)玻璃器皿選用 (1+9)鹽酸溶液浸泡后(禁止使用硝酸溶液浸泡),用無氨水多次沖洗,涼干后蓋好瓶塞放到清潔的柜中;

(6)消解過程中,注意溫度、壓力的控制,可以適當(dāng)延長消解時間,溫度最好選擇在 123℃;

(7)若實驗的空白值不夠理想,則需要對實驗用水及試劑進行檢驗,以選擇出含氮量最低的水和試劑,獲得理想的空白值。①水的檢驗。將所有待選的實驗用水分別裝入石英比色皿中,分別在220nm和 275nm波長處測其吸光度,按 A220～2A275對吸光度進行修正,以修正后吸光度值最小的水為實驗用水。②試劑的檢驗。將所有待檢的過硫酸鉀、氫氧化鈉按其在實驗時消解定容后的溶液中的含量分別配成相應(yīng)濃度的溶液,以此溶液作為樣品,分別測定其氨氮、硝酸鹽氮的吸光度,選擇其吸光度最低者即可,若有必要,也可進一步計算其氮含量。建議參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版中提到的紫外分光光度法,操作會更簡便。

[1]國家環(huán)境保護局.水和廢水監(jiān)測分析方法 (第四版) [M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.