顯色時間對水楊酸鹽法測定水中氨氮結果的影響

苗鳳媛，劉昌盛

（中海石油華鶴煤化有限公司分析化驗中心，黑龍江鶴崗 154000）

顯色時間對水楊酸鹽法測定水中氨氮結果的影響

苗鳳媛，劉昌盛

（中海石油華鶴煤化有限公司分析化驗中心，黑龍江鶴崗 154000）

就水楊酸鹽法在測定水中氨氮含量時的條件進行了優化，通過實驗研究了顯色時間對該方法測定氨氮含量結果的影響。確定了在30℃的測定溫度下，水楊酸鹽分光光度法測定氨氮含量的最佳時間為20min，該方法的顯色時間宜控制在10～60min。同時，就水楊酸鹽法與納氏測試法的測定結果進送行了對比，發現水楊酸鹽法的穩定性較納氏測試法的測定穩定性更高，然而在回收率方面的表現則不如后者。另外，通過觀察比較測定氨氮含量的納氏法和水楊酸鹽法的結果，對兩種方法的應用價值進行了總結。

水楊酸鹽法；顯色時間；氨氮測定；納氏測試法；穩定性；回收率

水是人類生存必不可少的重要資源，隨著社會經濟的不斷發展，人們的環境保護意識也相應的不斷增強，對于水污染造成的環境影響越來越重視，由此也提升了對于水質評定指標的關注。在相關評定中，氨氮值是評估水質好壞的一項重要指標。在水體中，氨氮一般以銨鹽或者游離氨的形式存在著，使水質呈現出發臭、變色等富營養化變化，不僅不利于水中微生物和魚類的存活，還會分解出大量的致癌物質-亞硝酸鹽，對人類健康的危害非常大。

目前，氨氮污染已成為我國地表水和地下水污染的重要原因之一，我國“十二五”規劃已明確了對氨氮污染的嚴格控制，而針對水中氨氮含量的檢測，其重要的檢測方法有兩種-電極法和分光光度法，而分光光度法又可細分為納氏測試法和水楊酸鹽法。與電極法相比，分光光度法在操作性、穩定性和重復性方面的表現更具優勢，是目前常用的檢測方法。本文對HJ536—2009水楊酸鹽法的氨氮檢測測定條件進行了優化，基于溫度條件上對化學反應速度的影響確定了檢測溫度，從而就顯色時間對水楊酸鹽法測定水中氨氮值的影響進行了分析，同時對比了HJ536—2009水楊酸鹽法與HJ535—2009納氏測試法的檢測結果，對兩種方法的優缺點及適用范圍進行了研究。

1 實驗原理和方法

1.1 實驗原理

實驗的原理是基于在堿性介質，水中存在亞硝基鐵氰化鈉的情況下，水楊酸鹽、次氯酸根離子可與氨根離子經過化學反應生成藍色化合物，而根據化合物的生成與最大吸收波長下的吸光度成正比的原則，利用HJ536—2009水楊酸鹽法在697nm處用分光光度計測量吸光度，并計算出水中的氨氮含量。

1.2 實驗方法

嚴格按照HJ536—2009水楊酸鹽法的相關規范進行操作，將提前設置好相關參數的待測水樣進行精確定量，在反應室內加入氧化劑并混合均勻，再加入精確體積的顯色劑，然后以分光光度計測量不同顯色時間的顯色信號，由此直接得出氨氮濃度并進行對比。

1.3 實驗器具

可見分光光度計：10～30mm 比色皿。

滴瓶：其滴管滴出液體積，1mL 相當于 20滴。

實驗室常用玻璃器皿：所有玻璃器皿均應用清洗溶液仔細清洗，然后用水沖洗干凈。

1.4 實驗試劑

1#試劑：顯色劑，水楊酸-酒石酸鉀鈉溶液。2#試劑：次氯酸鈉。

3#試劑：亞硝基鐵氰化鈉。

氨氮標準溶液：選用同國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產的1 000mg/L氨氮標準溶液，以此為基礎稀釋成實驗所需的不同濃度的氨氮標準溶液。

2 反應時間及溫度對測定的影響

分別配制0.5mg/L和1.0mg/L的氨氮標準溶液，并從5min開始，每相隔5min至60min時，且在25℃、30℃、40℃、45℃溫度條件下對溶液進行分析，分別記錄吸光度，結果如下圖1所示：

圖1 不同時間下吸光度變化（0.5mg/L氨氮標準溶液）

圖2 不同時間下吸光度變化（1.0mg/L氨氮標準溶液）

圖3 不同溫度下吸光度變化（0.5mg/L氨氮標準溶液）

圖4 不同溫度下吸光度變化（0.5mg/L氨氮標準溶液）

根據實驗結果顯示，在25℃的溫度條件下，溶液與試劑進行化學反應所需的時間最長，在不斷提高實驗溫度的情況下，化學反應的速度也會隨之加快。在反應溫度達到30℃時，化學反應基本完成所需的時間可控制在20min內，并在吸光度達到最大值后使結果在較長時間內保持穩定的狀況。而在反應溫度達到45℃時，不僅并沒有表現出溫度升高對縮短化學反應時間的促進作用，也沒有對實驗吸光度值的增大起到幫助作用，反而在45℃的實驗溫度條件下出現了吸光度值隨反應時間的增加而慢慢下降的問題。通過分析發現，出現這一問題的原因很有可能是由于實驗溫度升高導致對試液、試劑的蒸發速度、有效濃度，甚至性質的改度，使實驗出現不穩定的因素，從而影響到實驗效果。基于實驗顯示的反應溫度對水楊酸鹽法在測定水中氨氮的影響結果，在本次實驗中選擇以30℃的溫度條件為基礎，對HJ536—2009水楊酸鹽法顯色時間對測定結果的影響進行分析。

3 顯色時間對測定結果的影響

本次實驗選取的氨氮標準溶液質量濃度分別為0.5mg/L和1.0mg/L，實驗溫度設置為30℃。在待測水樣加入試劑后，開始進行觀察，并記錄加入試劑后1h的水樣吸光度值的變化趨勢。圖5是加入試劑后10min、20min、30min、50min、60min時，水樣的變化情況：

圖5 加入試劑后不同時間水樣變化情況

水樣的吸光度值變化趨勢，根據測量記錄結果得出下表1所示：

表1 反應時間對吸光度的影響

根據表1中的測定結果顯示，在待測水樣中加入試劑的10min內，水樣開始出現快速的化學反應，吸光度的增大速度非常快。進入10～15min后，水樣與試劑的化學反應表現為基本上完成的狀態，吸光度的變化也進入平穩階段，只呈現出小范圍的波動變化。待20min后，化學反應完全完成，吸光度進入穩定狀態，直至60min時，不再發生大的變化。根據實驗測定結果可知，在反應溫度為30℃的情況下，采用水楊酸鹽法測定水中氨氮的時間應至少設置為不少于15min。用戶可根據實際的檢測情況在10～60min內合理設置顯色時間。

4 水楊酸鹽法與納氏測試法的對比分析

隨著大眾環保意識的增強，對生活用水、廢水的循環利用，以及由此帶來的關于水中有害物質的檢測和鑒定工作日益受到重視，因此相關技術研發人員也在不斷地加強相關檢測方法的研究和優化選擇。與水楊酸鹽法相比，納氏測試法在日常水樣的氨氮檢測中的使用率更高，是測定氨氮濃度的首選手段，并得到了《地表水環境質量標準》的認可，國家有關部門也因此制定了相應的標準方法。針對水楊酸鹽法與納氏測試法的檢測結果對比，對于提高水樣氨氮測定工作的效率、充分發揮兩種方法的應用價值具有重要意義。本文就目前廣泛使用的HJ535—2009納氏試劑法和HJ536—2009水楊酸法在測量氨氮含量方面的靈敏度、精密度及回收率等指標進行對比分析。

4.1 對比方法

對比方法采用50個來自不同區域的生活用水、廢水樣品，分別以HJ535—2009納氏試劑法和HJ536—2009水楊酸鹽法進行氨氮含量測定，并對兩種方法的測定結果進行對比分析。

納氏法：采用氨氮標準使用液，以KOH、HgCl2、KI等配成納氏試劑。為保證對比結果的參考性，用酒石酸鉀鈉溶液將水中的鈣、鎂、鐵等離子掩蔽，以減少此類物質對測定結果的干擾。取50mL水樣，分別加入酒石酸鉀鈉溶液和納氏試劑并攪拌均勻，10min后在420nm波長下進行比色測定，并計算出氨氮含量。

水楊酸鹽法：采用氨氮標準使用液，以亞硝基鐵氰化鈉作為催化劑，使氨與次氯酸鹽發生化學反應生成一氯胺，再通過加入水楊酸鹽使一氯胺和水楊酸鹽反應產生藍色化合物，再以光度法測定含量。取8mL水樣于比色管中，加水至指定刻度，再加入水楊酸-酒石酸鉀鈉顯色液、亞硝基鐵氰化鈉溶液和次氯酸鈉溶液進行攪拌，60min后在697nm波長下進行比色測定，并計算出氨氮含量。

4.2 結果分析

根據實驗結果得到水楊酸鹽法與納氏測試法在測定靈敏度、精密度及回收率方面的對比結果，如下表2所示：

表2 水楊酸鹽法與納氏測試法靈敏度、精密度、回收率對比結果

兩種方法的數據比較采用P＜0.05為差異有統計學意義，從上表可知在靈敏度、精密度方法納氏法的測定效果更好，而在回收率方面，水楊酸鹽法的表現不及納氏法。

從兩者的測定差異對兩種方法的應用利弊分析如下：

納氏法：通過將待測水樣中的清潔水進行絮凝沉淀法，以及針對污染嚴重的水樣采用蒸餾法，以預處理的方式獲得純度較高的氨，再用納氏試劑，以試劑中的強堿性介質的反應下，使氨與強堿性介質共同生成黃棕色化合物，再對其進行光度定量。這種方法的操作性更強，具能保持較高的靈敏度，可以實現1μg氨氮的最低檢測質量，能夠適應針對清潔水、受污染水等多種水樣的氨氮含量測定。但這種方法也有一定的缺點，比如使用納氏法進行水中氨氮含量的測定時，必需使用二氯化汞和強堿，這些有毒試劑對于分析工作人員的身體傷害較大，而且會對環境造成一定程度的污染。

水楊酸鹽法：該方法是利用氨與次氯酸鹽反應生成的一氯胺與水楊酸鹽反應可生成藍色化合物二氯異三聚氰酸鈉的原理，通過加入催化劑亞硝基鐵氰化鈉和水楊酸鹽進行的氨氮含量測定法。該方法對水樣的預處理方法與納氏法類似，其優勢是化學反應生成的藍色化合物具有較高的穩定性，可以保持24h，靈敏度和精密度也處于較高水平，但是由于試劑本身的穩定不足，因此無法進行長時間的放置，同時水中的氨還可與氯發生化學反應生成二氯氨或三氯氨，這是水楊酸鹽法的測定結果準確率、加收率偏低的主要原因。同時該法的最低檢測質量濃度和上限分別為0.01mg/L、1mg/L。針對飲用水的氨氮測定較適合采用水楊酸鹽法。

5 結論

綜上所述，通過優化水楊酸鹽法的測定條件，將預熱溫度及反應時間設定為30℃、20min，可以使水楊酸鹽法測定水中氨氮含量的靈敏度、精密度及回收率保持在最佳狀態。利用該方法進行氨氮含量測定時，顯色時間的設置應控制在10～60min。另外，通過對比水楊酸鹽法及納氏法在測定氨氮含量時的靈敏度、精密度、回收率表現，可以得出結論：水楊酸鹽法在測定的靈敏度、精密度方面都維持了一個較高的水平，而且在穩定性上比納氏法表現更為出色，但由于受試劑存放時間的限制，使得該方法在回收率方面的表現不及納氏法，表現出了較低的回收率。

Effect of Coloration Time on Determination of Ammonia Nitrogen in Water by Salicylate Method

Miao Feng-yuan，Liu Chang-sheng

On the condition of salicylate method in determination of ammonia water were optimized through the implementation effect of chromogenic time determination of ammoniacal nitrogen content results of this method，identified in the determination of temperature of 30 DEG C，the optimum time of ammonia determination of salicylic acid content of salt photometric method for the 20min，the scope of the method color time should be controlled in 10-60min.At the same time，determination results of salicylate and Nessler's method tests into off comparison，determination of stability of salicylate was found with Nessler's test method is higher，but in terms of performance recovery rate is better than the latter.In addition，the application value of the two methods was summarized by observing and comparing the results of sodium nitrate method and salicylic acid method for determination of ammonia nitrogen content.

salicylate method；coloration time；ammonia nitrogen determination；Na's test method；stability；recovery rate

R123.1

B

1003-6490（2017）12-0004-03

2017-10-09

苗鳳媛（1986—），女，遼寧洮南人，助理工程師，主要從事化驗分析工作。