絮凝沉淀法測定氨氮的實驗優化探討

郭 宏， 黨晉華， 許 濤， 王林芳， 喬鵬明

(山西省環境科學研究院，山西 太原 030027)

分析與測試

絮凝沉淀法測定氨氮的實驗優化探討

郭 宏， 黨晉華， 許 濤， 王林芳， 喬鵬明

(山西省環境科學研究院，山西 太原 030027)

依據標準HJ535-2009，采用絮凝法處理氨氮水樣時需調節pH=10.5。通過研究獲取一個準確的加堿量，能夠使沉淀過程迅速完成，消除濁度、色度和懸浮物干擾。并針對水樣類別，采取適當的取樣方式和取樣量，以節省時間。補充檢測標準的操作可行性，提高分析方法的精密度和準確度。

氨氮絮凝沉淀法；加堿量；取樣；預處理優化

引 言

水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產物、焦化廢水和合成氨化肥廠廢水以及農田排放等。此外，在無氧環境中，水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用，還原為氨。在有氧環境中，水中氨亦可轉變為亞硝酸鹽，甚至繼續轉變為硝酸鹽。上述水中各種形態的氮化合物，即水質氨氮。

魚類對水中氨氮比較敏感，含量高時會致其死亡，同時給人類的飲用水安全和生命健康帶來風險。當今社會工業生產的迅猛發展也伴生了嚴重的工業污染，進一步使得人類生活用水和生產用水惡化，時有污染事件發生，威脅著人類文明的可持續發展。測定水質氨氮有助于評價水體被污染和“自凈”狀況，進而采取有效的污染控制對策和精準的靶向治理措施，凈化水環境。

1 實驗方案

依據標準HJ535-2009，采用某廠污水樣、標準樣品、實驗用水及現場水空白，通過絮凝沉淀比色法測定，以觀察沉淀物形狀來確定樣品的加堿量，擬減少靜置時間；分析吸光度(或濃度)與加堿量、沉淀表觀效果的關系；針對水樣類別，采取適當的取樣方式、量器具和取樣量，以期節省時間，并力求避免沉淀物帶入上清液。以此為提綱，策劃系列實驗，探求結果，進一步指導氨氮樣品的測定分析。

2 實驗過程

2.1 儀器

1) 可見分光光度計：具1 cm和2 cm比色皿；

2) 精密pH計；

3) mlG1玻璃砂芯漏斗[1](鹽酸洗)；

4) 50 mL具塞刻度比色管；

5) 100 mL三角瓶。

6) 實驗室常規玻璃器皿。

2.2 試劑(括號內對應檢測標準HJ535-2009序號)

下述內容中試劑為分析純和有證標物：

1) 無氨去離子水(4.1)；

2) 納氏試劑(4.4)；

3) 酒石酸鉀鈉溶液(4.5)；

4) 硫酸鋅溶液(4.7)；

5) 氫氧化鈉溶液(4.8)；

6) 氨氮標準溶液(4.14)；

7) 氨氮標準樣品；

8) 硫酸；

9) 1+1鹽酸洗液。

2.3 絮凝沉淀法預處理步驟

2.3.1 絮凝沉淀

搖勻水樣，取100 mL樣品放入三角瓶，加入1.0 mL硫酸鋅溶液，再加氫氧化鈉，逐滴加入，或以0.1 mL為單位邊加邊搖，直至產生礬花下沉明顯、靜置3 min不溶。同步測試pH值，要求10.5±0.5。靜置10 min，取其上清液比色分析。

2.3.2 取樣量和取樣方式

針對水質類別，確定適當的取樣量。取樣量<10.00 mL，移液管取樣；10.00 mL≤取樣量<25.00 mL，直接傾倒上清液；25.00 mL<取樣量≤50.00 mL，玻璃砂芯漏斗過濾[1]上清液至具塞刻度比色管中。若測定大批量樣品，一般可直接傾倒上清液；若有絮凝分離不清情形，再用砂芯漏斗過濾[1]。

2.4 測定記錄

2.4.1 實驗方法

直接比色法繪制標準曲線，見表1。

表1 校準曲線系列表

空白樣品、標準樣品分別為不加酸與加酸制備樣，采取直接比色法和絮凝沉淀法對照測定，結果見表2和第36頁表3。

表2 空白測定表

實際樣品分別為不加酸與加酸制備樣，采取絮凝沉淀法對照測定，結果見第36頁表4。

2.4.2 實驗條件

標液10 mg/L，波長420 nm，溫度(17±1)℃，比色皿2 cm，顯色后放置10 min。

2.4.3 實驗結果

實驗數據表明，標準曲線3個指標均符合氨氮回歸參數要求；同批的實驗用水作空白，無論加酸與否，無論直接比色法還是絮凝沉淀法，實驗室空白與現場空白吸光度均值均無差別，且吸光度≤0.030，符合檢測標準；以同步的標準樣品測定中直接比色法驗證，測定值符合保證值范圍，首先說明實驗儀器、試劑、人員分析(不含絮凝沉淀環節)質控系統正常且優良。

上述樣品測定中，污水樣pH值、加堿量、產生沉淀形狀及同步pH值、吸光度值全方位對照，以同步的標準樣品測定表3中絮凝法來驗證預處理過程，表明該批次實際水樣測定結果準確可靠，反映出該方式絮凝預處理效果的優異性。

表3 標樣測定表①

表4 樣品測定表

3 結果討論

3.1 加堿量

依據標準HJ535-2009所載，絮凝沉淀法預處理100 mL水樣，加1.0 mL硫酸鋅、0.1 mL～0.2 mL氫氧化鈉[2]。實驗中發現，空白或清潔水樣，不加酸處理，絮凝加堿量0.1 mL～0.2 mL；加酸處理的空白或清潔水樣，加堿量需0.4 mL。此為實驗室試劑空白和現場空白或清潔水樣的經驗加堿量。到此求出本實驗室試劑空白和現場空白或清潔水樣的經驗加堿量。

對于污水樣，加堿量大于0.2 mL，不宜確定一個固定的加堿量，應逐滴加入，充分搖勻，觀察礬花下沉明顯[3]，無論呈絮狀還是粒狀，放置3 min不溶，加入的氫氧化鈉量基本剛剛好。若有不足或過頭，酸堿回調，直至沉淀不溶，不測pH值亦可。靜置10 min取樣，此處縮短了時間，減少了測定pH值程序。

水樣pH=10.5左右時，生成的礬花最好。pH值過低或過高都會影響沉淀效果。pH值過低，礬花少，不易沉淀，存在細顆粒，干擾去除也不完全；加入納氏試劑后，會生成新絮狀物，水樣變混，影響比色。pH值過高，已生成的氫氧化鋅共沉淀物會直接溶解，無法得到澄清水樣[3]。應加酸或堿，回調pH值到10.5穩定。但pH值會隨時間的延長而降低，沉淀形狀會由絮狀大團變成小顆粒狀。絮凝穩定后，盡快測定。

從空白、標樣絮凝后看，若干份平行水樣給予相同的加堿量、礬花3 min不溶、pH值均達到10.5時，絮凝沉淀形狀有所不同，有的呈絮團塊狀，有的呈細小顆粒片狀層。此情形說明水樣的不均質性，應充分搖勻，保持足夠的凝聚吸附能力，靜置10 min取樣。形狀雖有差異，但只要上清液不渾濁，不會影響測定。

3.2 取樣量及方式

針對水質類別，確定取樣量。地表水、地下水、湖庫水：10.00 mL～50.00 mL；生活污水，造紙、焦化、合成氨化肥廠氨氮特征工業廢水和城鎮生活污水處理廠污廢水進口與排口：0.1 mL～10.0 mL。取樣范圍：0.1 mL～50.0 mL。若超標準曲線范圍，可采用空白稀釋或減少取樣量；若取樣量不足50 mL，未檢出，可加大取樣量至50 mL。取樣方式依據上述實驗步驟：取樣量≤10.00 mL，移液管取樣；10.00 mL<取樣量≤25.00 mL，直接傾倒上清液；25.00 mL<取樣量≤50.00 mL，玻璃砂芯漏斗過濾上清液至具塞刻度比色管中實施，盡可能避免沉淀物帶入上清液。此舉不僅避免了沉淀物帶入比色液，而且不存在定性濾紙過濾對比色液含氨量的影響[4]，過濾時間少于采用定性濾紙過濾或離心時間，長期使用省電、省時、省力。若傾倒上清液，帶入些許沒有分離徹底的絮凝體，影響顯色液的吸光度，使得納氏試劑分光光度法分析結果偏高。此時，可滴加硫酸澄清，去除懸濁度的影響[5]。

4 結束語

上述內容是絮凝沉淀法優化實驗的結論。據此方式預處理，解決了絮凝關鍵問題，可以補充檢測標準的操作可行性，提高分析方法的精密度和準確度，保證不同檢測人員之間檢測結果的一致性和可比性，對促進檢測工作的多快好省具有積極意義。

[1] 陳紅霞，陶巧健，邵楊芬.納氏試劑分光光度法測定氨氮[J].硅谷,2015(3):71-72.

[2] 環境保護部.水質氨氮的測定：納氏試劑分光光度法：HJ535-2009[S].北京:中國環境科學出版社,2009.

[3] 彭秀霞，關柏清.氨氮測定中的常見問題分析及解決方法[J].黑龍江環境通報,2011,35(1):36-37,42.

[4] 潘海婷，朱日龍，羅岳平.氨氮實驗室空白偏高的影響因素研究[J].中國環境監測，2012,28(5):83-87.

[5] 施新峰，婁明華，錢佩琪.消除絮凝沉淀法測定氨氮的干擾[J].干旱環境監測，2013，27(1)：37-38，48.

Experimental optimization of flocculation and precipitation for determination of ammonia nitrogen

GUO Hong, DANG Jinhua, XU Tao, WANG Linfang, QIAO Pengming

(Shanxi Institute of Environmental Sciences, Taiyuan Shanxi 030027, China)

According to the standard HJ535-2009, the flocculation process is used to deal with the water of ammonia nitrogen, which needs to be adjusted with pH=10.5. To obtain an accurate content of alkali through research makes the precipitation process completed quickly, eliminating turbidity, chroma and suspended solids in water samples.An appropriate amount of sampling using the right way for water samples saves time.The feasibility of the standard operation is completed, and the precision and accuracy of analysis method is improved.

flocculation of ammonia nitrogen; alkali; sampling; pretreatment optimization

2016-12-08

山西省科技攻關項目(20150313001-2)和山西省自然科學基金項目(2013011040-7)

郭 宏，女，1971年出生，2008年畢業于中北大學，本科，工程師，從事環境監測工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.10

O657

A

1004-7050(2017)01-0034-04