預蒸餾-納氏試劑分光光度法測定水樣中氨氮的優化

陳志強(遼寧省撫順生態環境監測中心，遼寧 撫順 113006)

0 引言

氨氮是水質監測的一項重要指標，氨氮污染會對生態環境和人類健康造成嚴重的危害。目前測定水質氨氮的現行環境標準有:蒸餾-中和滴定法、氣相分子吸收光譜法、水楊酸分光光度法和納氏試劑分光光度法。其中，因納氏試劑分光光度法操作簡單，靈敏度高等特點，其在環境監測領域應用最為廣泛。在納氏試劑分光光度法測定氨氮的過程中，可能存在色度、懸浮物、有機物、硫化物和金屬離子等干擾物質。為了消除這些干擾物質，通常對水樣進行絮凝沉淀或者預蒸餾等前處理方法。絮凝沉淀法常用于較清潔，成份不復雜水樣，但如果絮凝沉淀的pH 值調整不合適，在納氏試劑顯色過程中，水樣會出現渾濁，影響氨氮測定[1]。所以，對于未知水樣，采用預蒸餾法對水樣進行前處理，能夠更有效的去除各種干擾物質，并且納氏試劑顯色不容易出現問題。

在實際工作中，按照現行的納氏試劑分光光度法[2]測定氨氮，采用預蒸餾法對水樣進行前處理，實測水樣結果偏低。這是由硼酸吸收液對氨氮測定有負干擾，現行的納氏試劑分光光度法[2]是通過將預蒸餾水樣調節成中性，來消除硼酸對氨氮測定的干擾，但將預蒸餾水樣調節成中性還不足以完全消除這種干擾。潘本鋒等[3]的研究表明，預蒸餾水樣pH 值應達到9.56以上，才能保證測定結果的準確性。但在實際操作中，預蒸餾水樣pH值達到9.56以上，需要加入大量的氫氧化鈉溶液，并且pH 值不容易調整，操作繁瑣，增加了工作量。本文在現行納氏試劑分光光度法[2]的基礎上，因氨氣極易溶于水，所以本文以無氨水代替硼酸作為吸收液對水樣進行預蒸餾。預蒸餾水樣無需其它處理，可直接進行比色，對氨氮進行測定。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

UV-2450紫外可見分光光度計；STEHDB-106-3智能一體化蒸餾儀。

無氨水；氯化銨；輕質氧化鎂；溴百里酚藍指示劑(0.5g/L)；氫氧化鈉溶液(1mol/L)；鹽酸溶液(1mol/L)；納氏試劑(碘化汞-碘化鉀-氫氧化鈉)。

1.2 水樣的預蒸餾

將50mL 無氨水吸收液移入到250mL 容量瓶內，將冷凝管出口插入容量瓶中，確保冷凝管出口在無氨水吸收液液面之下。用量筒分取250mL 水樣(如氨氮含量高，可適當少取，加水至250mL)移入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍指示劑，必要時，用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調整pH 至6.0(指示劑呈黃色)～7.4(指示劑呈藍色)之間，加入0.25g 輕質氧化鎂，連接好管路。加熱蒸餾，使餾出液速率約10mL/min，待餾出液達200mL 時，停止蒸餾，定容到250mL。

1.3 校準曲線的繪制和預蒸餾水樣的測定

取一定量的10mg/L 氨氮標準溶液，分別加入到8個50mL比色管中，之后定容到50mL，加入納氏試劑1.0mL，搖勻。放置10min 后，在波長420nm 處，用20mm 比色皿，以水作參比，測量吸光度。以氨氮濃度為0、0.10mg/L、0.20mg/L、0.40mg/L、0.80mg/L、1.20mg/L、1.60mg/L和2.00mg/L 的標準系列為橫坐標，空白校正后的吸光度為縱坐標，繪制校準曲線。

取預蒸餾水樣50mL(若水樣中氨氮濃度超過2mg/L，可適當少取，定容到50mL)于50mL 比色管中，按與校準曲線相同的步驟測量吸光度。

2 結果與討論

2.1 無氨水吸收液的吸收效率

相對于納氏試劑分光光度法的現行環境標準[2]而言，用無氨水代替硼酸作為吸收液，在預蒸餾預水樣時，不同濃度水樣中的氨氮是否會被無氨水吸收液完全吸收，是否滿足實驗要求，還未可知，所以本文對無氨水吸收液的吸收效率做了以下實驗。首先配制成不同濃度的氨氮溶液，之后分別取250mL 不同濃度的氨氮溶液按照上文水樣預蒸餾的步驟進行前處理，其它步驟與水樣的測定步驟相同。實驗結果見表1。

表1 無氨水吸收液的吸收效率

從表1中可以看出，不同濃度的氨氮溶液，經過預蒸餾后，回收率在95.8%～102%之間，回收率都非常好，即使氨氮濃度高達1000mg/L。所以無氨水作為吸收液，能夠完全滿足水樣預蒸餾過程中氨氮的吸收。

2.2 預蒸餾水樣放置時間對測定的影響

在預蒸餾過程中，水樣中氨氮以氨氣的形式被釋放，然后被無氨水吸收液吸收，在無氨水吸收液中，氨氮主要以氨水的形式存在。相比于氨氣被硼酸吸收液吸收，形成氨鹽。理論上，水樣中的氨鹽要比氨水穩定，氨水的不穩定是否會影響氨氮的測定，本文做了以下試驗，配制成2.00mg/L 和100mg/L 的氨氮標準溶液，分別取250mL 氨氮標準溶液進行預蒸餾，室溫下，預蒸餾后的水樣放置不同時間后，進行氨氮測定，連續測定時間為24h，測定結果見表2。

表2 預蒸餾后水樣放置時間對氨氮測定的影響

從表2中可以看出，在24h 內，2.00mg/L 和100mg/L 的預蒸餾水樣放置不同時間后，氨氮測定結果基本無變化，相對標準偏差分別為1.0%和1.7%。所以，在室溫下，24h 內，氨水的不穩定不會影響到水樣氨氮的測定。

2.3 標準樣品的測定

以無氨水為吸收液，按照本文的氨氮測定方法，對標準樣品進行測定，每個樣品平行測定6次，實驗結果見表3。

從結果可以看出，三個標準樣品的測定值均在標準值范圍內，并且相對誤差為-1.6%～2.4%，相對標準偏差為1.0%～2.0%。所以本文測定氨氮的方法具有很好的精密度和準確度。

3 結語

本文水樣前處理的方法為預蒸餾法，完全可以消除金屬離子對氨氮測定的干擾，所以省略了酒石酸鉀鈉的加入；以無氨水代替硼酸作為吸收液，消除了吸收液對氨氮測定的影響，不必對預蒸餾水樣進行繁瑣的pH 值調整，可直接取樣進行比色測定。本方法操作簡單，并且具有很好的精密度和準確度。

(文章題目:預蒸餾-納氏試劑分光光度法測定水樣中氨氮的優化)