污水處理廠氨氮檢測的分析與探討

文_許愛紅 康達環保水務有限公司

近年來，隨著污水處理廠建設和運行規模的逐漸增加，污水處理廠已經成為水體氮循環系統的重要組成部分，承擔著削減自然界中氨氮總量的重要任務，所以污水處理廠氨氮的檢測不僅是污水處理廠穩定運行的需要，也是反映自然界環境水體氮削減量的依據。所以保證氨氮檢測結果的準確性至關重要。

1 納氏試劑分光光度法檢測的原理及檢測步驟

1.1 方法及原理

水中的游離態的氨或以銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物，該絡合物的吸光度與氨氮含量成正比，于420nm 處測量吸光度。

1.2 分析步驟

直接移取50.00mL（或將原水稀釋后取50.00mL）水樣，加入酒石酸鉀鈉溶液以屏蔽鈣鎂離子的干擾，再加入納氏試劑搖勻。放置10min，在420nm 波長下，用20mm 的玻璃比色皿，以水為參比，測量其吸光度。同時做一空白試驗。

2 檢測過程中應該注意的問題

2.1 實驗室必須是無氨環境

氨是實驗室常用的易揮發性試劑，檢測氨氮時必須在無氨環境中進行，所以檢測氨氮項目的實驗室不能和做揮發酚、硝酸鹽氮、石油類以及其他的氮化合物等分析項目同時混用，最好分開操作室檢測，以免環境空氣中存在氨而影響水樣中氨氮的檢測結果。

2.2 確保器皿潔凈度

器皿的潔凈度直接影響氨氮的檢測結果，必須清洗干凈。所有的比色管或者試劑瓶使用前要用1+9 的鹽酸浸泡10 ～12h，再用自來水洗滌干凈，以除去器皿上殘留的其他化學物質。之后再用無氨水沖洗數次，控干備用。檢測氨氮所用的器皿最好單獨存放，專器皿專用，不要和其他檢測項目的器皿混用，以免影響測試空白值和樣品測定值。由于氨氮與納氏試劑反應生成的是淡紅棕色絡合物，會附著在比色皿上，使用后的比色皿要清洗干凈，必要時可以用3mol/L 的鹽酸涮洗，確保檢測結果的準確性。

2.3 正確選擇和配制納氏試劑

在國家環保部頒發的標準HJ535-2010 中，納氏試劑的配制方法有兩種：一是用氯化汞、碘化鉀和氫氧化鉀配制；另一種是用碘化鉀、碘化汞和氫氧化鈉配制。兩種方法相同的地方是使用的試劑都含有汞，有毒性，所以配制時要注意做好防護，避免中毒。使用兩種試劑測定的結果都符合質量要求，但兩種方法也各有利弊。

第一種方法的優點是空白的吸光度相對較低，但配制過程比較復雜，碘化鉀和氯化汞的配比直接影響分析方法的靈敏度和空白值得大小，配制過程中要特別注意碘化鉀和氯化汞的配比，由于氯化汞在碘化鉀中很不容易溶解，所以在配制時要特別注意，剛開始氯化汞加入量可以稍大，但保證可以完全溶解，以后逐漸減少加入量，分多次加入，以保證氯化汞充分溶解于碘化鉀中。第一種方法的缺點是貯存時間短，一般有效期只有一個月。第二種方法配制的納氏試劑空白較第一種方法高一些，但也可以滿足質控要求，而且貯存期長，一般有效期為一年。而且在使用中，第一種方法配制的納氏試劑加入量為1.5mL，第二種方法配制的納氏試劑加入量是1mL，汞的消耗量相對高一些。綜合以上分析，同時從環保的角度考慮，選擇第二種方法配制的納氏試劑比較好。

2.4 水樣酸度對檢測結果的影響

水樣的pH 值對顯色影響特別大。納氏試劑的反應是在強堿環境下進行的。一般情況下污水處理廠的水樣pH 值在6 ～9之間，因為納氏試劑屬于強堿性，所以檢測前不需要調節酸堿度，就可以保證氨氮和納氏試劑的反應在強堿環境下進行。直接加入納氏試劑測定結果不受影響。但是，如果所檢測樣品不能立即檢測，在采樣過程中需要加入硫酸固定。在檢測前就首先要調節樣品的pH 在6 ～9 范圍，然后再進行檢測，如果直接檢測，不調節pH 值，在強酸性條件下，加入納氏試劑后，會瞬間產生紅色沉淀，而不是棕紅色的絡合物，導致檢測失敗。

2.5 余氯對檢測結果的影響

污水處理廠的消毒工藝有紫外線消毒、臭氧消毒、液氯消毒和二氧化氯消毒等。液氯因其成本低，工藝成熟，效率穩定可靠，是迄今為止最常用的消毒方法。液氯消毒是通過向水中投加液氯的方式對水進行消毒，所以在污水處理廠的排水中，會有一定的余氯存在，而余氯可以與氨反應生成氯胺或二氯胺，從而影響氨氮的測定。為了除去余氯的影響，可以在水樣中加入硫代硫酸鈉以消除干擾，也可以對水樣進行蒸餾預處理，以保證測定的氨氮結果接近真實值。

2.6 有顏色的水樣檢測時會干擾比色

要對水樣進行預處理，對于表色可以用絮凝沉淀法來消除其顏色。對于真色，要用蒸餾法進行預處理，由于蒸餾預處理的吸收液是2%的硼酸溶液，所以檢測前要測定餾出液的pH 值。如果pH 值低于7，可用1mol/L 的氫氧化鈉調節餾出液的pH值在7 ～9 之間，然后再進行檢測，如果加入納氏試劑后立即出現紅色沉淀，說明樣品的酸性還是比較高，還需要繼續調節。但是餾出液的pH 值也不能太高，如果調得太高，待測水樣中的氨氮可能會轉化為氨氣逸出，從而使檢測結果偏低。

3 分析檢測過程中出現的問題及解決的辦法

3.1 空白值偏高

在多年的分析中，采用第一種方法配制的納氏試劑，空白吸光度值大多在0.18 左右，最低0.13，最高0.25。空白值不同主要有4 個影響因素：①純水的影響。標準規定試驗用水是無氨水，但如果環境中存在有氨或銨鹽通過其他途徑進入試驗用水中，就會使空白值偏高。所以要保證環境是無氨的，同時最好使用新制的無氨水。②試劑的影響。有時酒石酸鉀鈉純度不夠，銨鹽含量較高，會導致空白值偏高。可以在配制時加少量的氫氧化鈉煮沸，蒸發掉溶液的10%～30%，冷卻后用超純水定容到原體積。也可以直接更換酒石酸鉀鈉試劑。③納氏試劑的配制方法不同。第一種方法配制的納氏試劑空白值較第二種要低，但不同的方法配制的試劑加入量不相同，對實驗結果影響不大，任選一種都可以滿足檢測需要。但第一種配制方法質控較第二種要好。④所用試管、移液管等玻璃儀器沒有徹底清洗干凈，帶入污染。

3.2 加入納氏試劑后水樣變渾濁

加入納氏試劑后水樣變渾濁，主要有3 方面的原因：①水樣中鈣鎂離子的存在，影響氨氮的測定。在國家環保部頒發的標準HJ535-2010 中已經明確指出，少量的鈣鎂離子可以通過酒石酸加納屏蔽，但如果鈣鎂含量較高，加入納氏試劑后溶液還是會變渾濁。而且渾濁程度和水樣中氨氮的含量也有很大的關系。如果氨氮含量低，會出現微黃色渾濁液；如果氨氮含量高，會出現黃色或淺黃色渾濁液。此時，對于濃度高的水樣可以通過稀釋的方法消除干擾，對于濃度低的水樣則需要蒸餾預處理，以排除干擾。②市售的酒石酸鉀鈉純度不夠，鈣鎂含量過高，不但屏蔽效果不好，反而帶入了干擾，過高的鈣鎂離子和水樣中的鈣鎂離子一起，生成較多的酒石酸鈣和酒石酸鎂，使水樣變混濁，從而影響比色。所以購買試劑時要滿足實驗需要，以保證實驗的準確性。③水樣中有余氯的存在，余氯會與氨氮反應生成氯胺，使水樣變渾濁。可以加入硫代硫酸鈉加以屏蔽。

3.3 確保調節水樣的pH值

水樣中加入納氏試劑后溶液馬上就顯色，其后顏色不再變化，而且比色管底部出現紅色沉淀。所以。在檢測時要確保調節水樣的pH 值在6 ～9 之間，保證氨氮和納氏試劑在強堿環境下充分反應，從而保證檢測結果的準確性。

4 繪制標準曲線應注意的問題

標準曲線的準確與否可以檢查儀器，試劑是否存在問題，更是檢測水樣是否準確的基礎，所以正確地繪制標準曲線對檢測結果的準確性至關重要。在做標準曲線時要注意以下問題：①首先所用的玻璃器皿是經過計量檢定的。50mL 的比色管最好用一整套的，以減少系統誤差；同時要保證所用的器皿都是清潔的。其次，移取標準溶液要認真仔細，確保移取體積的準確性.最后確保10 ～15min 內進行比色。②對于氨氮較高或較低的水樣，可以根據實際樣品的濃度范圍，適當調整標準曲線范圍，但總的曲線點數包括0mg/L 濃度在內不少于6 個點。③繪制好的曲線同時滿足斜率在0.060 ～0.078 之間，截距小于等于±0.005，相關系數≥0.999 才可以使用。繪制曲線的同時最好帶一個明碼標準樣，可以通過判斷明碼標準樣的準確度，從而確定曲線的準確性，繼而保證水樣檢測結果的準確性。

5 檢測過程中采取一定的質控措施

氨氮是水中主要的污染物之一，在水質監測中，氨氮含量的測定是水質監測的重要內容，為了保證水質監測中氨氮含量測定的準確性，應正確分析氨氮測定過程中出現的問題，采取積極措施，提高氨氮測定的有效性，為污水處理廠的正常運行提供依據，為保護自然水環境盡一份力。