納氏試劑分光光度法測(cè)定水樣中氨氮的研究

陳志強(qiáng)

(遼寧省撫順生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 撫順113006)

氨氮是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前現(xiàn)行測(cè)定氨氮的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)有氣相分子吸收光譜法、納氏試劑分光光度法、水楊酸分光光度法和蒸餾- 中和滴定法。其中，由于納氏試劑分光光度法操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度和靈敏度高等特點(diǎn)，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛[1]。水樣中可能含有懸浮物、色度、金屬離子、硫化物和有機(jī)物等干擾物質(zhì)，在納氏試劑分光光度法測(cè)定氨氮的過程中，為了消除這些干擾，采用絮凝沉淀法或者蒸餾法對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理。絮凝沉淀法常用于較清潔，成份不復(fù)雜水樣，但在實(shí)際應(yīng)用中，如果絮凝沉淀的pH 值調(diào)整不合適，在納氏試劑顯色過程中，水樣會(huì)出現(xiàn)渾濁而不能上機(jī)比色[2]，所以，對(duì)于未知水樣而言，采用蒸餾法對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，能夠更好的去除各種干擾物質(zhì)，并且納氏試劑顯色不容易出現(xiàn)問題。

采用蒸餾法預(yù)處理水樣時(shí)，使用硼酸溶液作為吸收液，預(yù)處理水樣須加入一定量的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)到中性[3]，才能進(jìn)行納氏試劑顯色，但在實(shí)際工作中，由于硼酸吸收液的影響，預(yù)處理水樣調(diào)節(jié)到中性后，顯色上機(jī)，水樣實(shí)測(cè)結(jié)果偏低。目前，國內(nèi)多數(shù)研究是通過調(diào)整預(yù)處理水樣的pH 值來降低硼酸吸收液對(duì)氨氮測(cè)定的影響。潘本鋒等[4]的研究表明，預(yù)處理水樣pH 值應(yīng)達(dá)到9.56 以上, 才能保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。但在實(shí)際工作，預(yù)處理水樣pH 值達(dá)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(diào)整，操作繁瑣，增加了工作量。所以本文在現(xiàn)行納氏試劑分光光度法環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[3]的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化操作，不對(duì)預(yù)處理水樣的pH 值進(jìn)行調(diào)整，對(duì)硼酸吸收液濃度進(jìn)行調(diào)整，研究探討其對(duì)氨氮測(cè)定的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

紫外可見分光光度計(jì)(UV-2450，日本島津)、智能一體化蒸餾儀(STEHDB-106-3，濟(jì)南盛泰)。 無氨水、氯化銨(優(yōu)級(jí)純，天津光復(fù))、硼酸(分析純，天津光復(fù))、輕質(zhì)氧化鎂(分析純，天津光復(fù))、溴百里酚藍(lán)指示劑(0.5 g/L)[3]、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)[3]。

1.2 水樣預(yù)處理

將50 mL 硼酸吸收液移入到250 mL 容量瓶?jī)?nèi)，確保冷凝管出口在硼酸吸收液液面之下。用量筒分取250 mL 水樣(如氨氮含量高，可適當(dāng)少取，加水至250 mL)移入燒瓶中，加幾滴溴百里酚藍(lán)指示劑，必要時(shí)，用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)整pH至6.0(指示劑呈黃色)～7.4(指示劑呈藍(lán)色)之間，加入 0.25 g輕質(zhì)氧化鎂，連接好管路。加熱蒸餾，使餾出液速率約10 mL/min，待餾出液達(dá)200 mL 時(shí)，停止蒸餾，定容到250 mL。

1.3 校準(zhǔn)曲線的繪制和預(yù)處理水樣的測(cè)定

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

取預(yù)處理水樣50 mL(若水樣中氨氮濃度超過2 mg/L，可適當(dāng)少取水樣，定容到50 mL)于50 mL 比色管中，按與校準(zhǔn)曲線相同的步驟測(cè)量吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 硼酸吸收液濃度的選擇

本實(shí)驗(yàn)?zāi)M蒸餾法預(yù)處理水樣，配制成含有1 mg/L 氨氮的不同濃度硼酸吸收液，顯色上機(jī)測(cè)定其吸光度，探討不同濃度硼酸吸收液對(duì)氨氮測(cè)定的影響。首先配制成0～40 g/L 的硼酸吸收液，然后分別取10 mL 不同濃度的硼酸吸收液于50 mL 比色管中，之后取5 mL 氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 mg/L)，加入到比色管中，加入納氏試劑1.0 mL，搖勻，顯色10 min，上機(jī)比色。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，從表中我們可以看出，隨著硼酸吸收液濃度的降低，吸光度逐漸升高，當(dāng)濃度為10～0 g/L 時(shí)，吸光度基本趨于穩(wěn)定，說明此濃度的硼酸吸收液對(duì)氨氮測(cè)定基本無影響。考慮到硼酸吸收液配制過程中的誤差和吸光度的穩(wěn)定性，本實(shí)驗(yàn)選擇硼酸吸收液的濃度為5 g/L。

表1 硼酸吸收液濃度對(duì)氨氮測(cè)定的影響

2.2 硼酸吸收液吸收效率的研究

從上文可以看出，當(dāng)硼酸吸收液為5 g/L 時(shí)，可以直接取樣顯色上機(jī)測(cè)定氨氮，但相對(duì)于納氏試劑分光光度法的現(xiàn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[3]而言(硼酸吸收液為20 mg/L)，降低硼酸吸收液的濃度，在蒸餾預(yù)處理水樣時(shí)，高濃度樣品中的氨氮是否會(huì)被5 g/L 的吸收液完全吸收，還未可知，所以本文對(duì)硼酸吸收液的吸收效率做了以下實(shí)驗(yàn)。首先配制成不同濃度的氨氮溶液，之后分別取250 mL 不同濃度的氨氮溶液按照上文水樣預(yù)處理的步驟進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，其它步驟與水樣的測(cè)定相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，從表2 中我們可以看出，不同濃度的氨氮溶液，經(jīng)過蒸餾預(yù)處理后，回收率在99.2%～103%之間，回收率都非常好，即使氨氮濃度高達(dá)2000 mg/L。所以5 g/L 的硼酸吸收液完全滿足實(shí)際高濃度氨氮樣品的吸收測(cè)定。

表2 硼酸吸收液(5g/L)對(duì)高濃度樣品的吸收效率

2.3 實(shí)際水樣的測(cè)定

對(duì)4 種不同濃度的水樣進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)水樣平行測(cè)定5 次，計(jì)算4 種水樣的加標(biāo)回收率和加標(biāo)前后樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表3，加標(biāo)回收率都在95%～105%之間，并且加標(biāo)前后樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5% 。

表3 實(shí)際水樣的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本文水樣預(yù)處理方法為蒸餾法，蒸餾法完全可以消除金屬離子對(duì)氨氮測(cè)定的干擾，所以省略了酒石酸鉀鈉的加入；降低了硼酸吸收液的濃度，消除硼酸吸收液對(duì)氨氮測(cè)定的影響，使分析過程中不必對(duì)預(yù)處理水樣進(jìn)行繁瑣的pH 值調(diào)整，可直接取樣進(jìn)行比色測(cè)定。本方法操作簡(jiǎn)單，并且具有很好的加標(biāo)回收率和精密度。