堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定市政污泥中總氮

楊 濤，印 成，萬巧玲，柏 雪

（國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)重慶監(jiān)測站，重慶 400060）

隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市污水處理廠大量建設(shè)，污泥的產(chǎn)量越來越大[1]，這些污泥含有豐富的有機(jī)物，可用來作為肥料以實(shí)現(xiàn)資源化利用，其中城市污水處理廠中污泥總氮包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機(jī)銨鹽及有機(jī)含氮化合物[2]，是用來評價污泥肥料的重要指標(biāo)[3]，因而檢測污泥總氮具有重要意義。

三峽庫區(qū)地處長江上游，既是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，又是西部大開發(fā)戰(zhàn)略的橋頭堡，因此對庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的要求很高，同時三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染，企業(yè)高濃度有機(jī)廢水和未經(jīng)處理的城市生活污水大量排放，嚴(yán)重影響長江中下游地區(qū)的用水安全。本文探討采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法檢測三峽庫區(qū)市政污泥中總氮，對保護(hù)和改善庫區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法準(zhǔn)確可靠、靈敏度好，相比于陳大勇等[4]用H2O2與H2SO4消解污泥后進(jìn)行總氮檢測，此方法不需要在電熱板上加熱至微沸和判斷溶液顏色變化，操作更加簡便，因此該方法適用于三峽庫區(qū)市政污泥總氮的分析要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和設(shè)備

紫外分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司TU-1950；立式壓力蒸汽滅菌鍋:江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司LS-35HG；天平:感量0.0001g；玻璃器皿:用鹽酸溶液 (1+9)浸泡，清洗后再用無氨水沖洗數(shù)次；尼龍篩:80～100目；瑪瑙研缽。

1.2 試劑和材料

無氨水：在1000mL蒸餾水中，加入0.10mL硫酸，并在全玻璃蒸餾器中重蒸餾，棄去前50mL餾出液，然后將餾出液收集在帶有密封玻璃塞的玻璃瓶中。

硫酸 (H2SO4):ρ=1.84g/mL，分析純。

鹽酸 (HCl):ρ=1.19g/mL，分析純。

堿性過硫酸鉀溶液:稱取40g過硫酸鉀(K2S2O4)，另稱取15g氫氧化鈉，溶于無氨水中，稀釋至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶內(nèi)，最長可貯存一周。

鹽酸 (1+9)：量取10mL鹽酸溶于90mL無氨水中混勻。

硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（ρ=500.0mg/L）：購買自中國計(jì)量科學(xué)研究研究有證標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液編號GSB 05-1144-2000，批號：102118。

1.3 樣品采集

應(yīng)采集具有代表性的污泥樣品，將濕污泥樣品平鋪于瓷托盤上，用玻璃棒等壓散，除去泥樣中石子和動植物殘?bào)w等異物，混勻備用。

干污泥樣品除去石子和動植物殘?bào)w等異物后，用四分法縮分至獲得所需樣品，用瑪瑙研缽研磨至樣品全部通過尼龍篩，混勻備用。

1.4 分析步驟

1）樣品及空白試液的制備

準(zhǔn)確稱取0.1～0.2g試樣于250mL具塞三角瓶中，加入100mL無氨水、50mL堿性過硫酸鉀溶液混勻，塞緊磨口塞，用布及繩等扎緊瓶塞，以防彈出，將三角瓶置于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中加熱，使壓力表指針到1.1～1.4kg/cm2，此時溫度達(dá)120～124℃，保持此溫度1h后，停止加熱。待壓力表指針降至零后，開閥放氣，移去外蓋，取出三角瓶并冷至室溫。

將消解樣品過濾并移入250mL容量瓶中，并用無氨水充分淋洗三角瓶和漏斗，一并移入容量瓶中，加鹽酸10mL，用無氨水稀釋定容，混勻靜置。另用100mL無氨水代替試樣制備全程序空白試液。

2）校準(zhǔn)曲線

取一組25mL具塞比色管中，分別加入硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用液0mL、0.10mL、0.30mL、0.50mL、0.70mL、 1.00mL、 3.00mL、 5.00mL、 7.00mL、10.00mL，加無氨水稀釋至10mL，加入5mL堿性過硫酸鉀溶液塞緊磨口塞，用布及繩等扎緊瓶塞，以防彈出。按步驟（1）進(jìn)行操作。

3）測定

在紫外分光光度計(jì)上，以無氨水做參比，用10mm石英比色皿分別測定空白試液、校準(zhǔn)曲線和樣品試液的吸光度并繪制校準(zhǔn)曲線。在校準(zhǔn)曲線上查得試液中相應(yīng)的總氮的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 校準(zhǔn)曲線繪制

在一定時間間隔連續(xù)繪制三條工作曲線，曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.9990，線性良好，其結(jié)果如表1所示。

表1 污泥總氮工作曲線

2.2 方法檢出限和測定下限

空白試驗(yàn)中有目標(biāo)物質(zhì)檢出，根據(jù)HJ 168-2010[5]的有關(guān)規(guī)定，按照樣品分析的全部步驟，重復(fù)7次空白試驗(yàn)，將各測定結(jié)果換算成樣品中的濃度，計(jì)算出方法檢出限及方法測定下限，見表2。由表2可知，本次方法所測定的方法檢出限為0.0088mg/L，方法測定下限為0.04 mg/L。

表2 方法檢出限及測定下限（n=7）

2.3 精密度

對兩個不同的三峽庫區(qū)市政污泥中總氮進(jìn)行精密度測定，精密度檢測結(jié)果為2.92%≤RSD≤4.23%，見表3。

2.4 加標(biāo)回收

對三峽庫區(qū)市政污泥樣品進(jìn)行加標(biāo)測試，在消解液中加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加入量為200.0μg，加標(biāo)回收率測定結(jié)果為92.2%～104%，見表4。

實(shí)驗(yàn)過程中過硫酸鉀應(yīng)選擇純度高的正規(guī)廠家產(chǎn)品，甚至是進(jìn)口產(chǎn)品，否則樣品空白值很高且不穩(wěn)定，影響檢測結(jié)果；同時在配制堿性過硫酸鉀時應(yīng)嚴(yán)格控制溫度小于60℃，防止過硫酸鉀分解失效，最好是過硫酸鉀和氫氧化鈉分開配制，冷卻后再混合均勻使用，防止氫氧化鈉溶解時放出熱量使溶液溫度過高而部分失效。磨口錐形瓶在壓力蒸汽鍋內(nèi)升溫階段由于受熱不均容易炸裂，可適當(dāng)添加幾顆玻珠放入錐形瓶內(nèi)，保證錐形瓶受熱均勻。

表3 精密度測定結(jié)果

表4 實(shí)際樣品加標(biāo)回收率測定結(jié)果

消解時間應(yīng)嚴(yán)格控制在60min以上。本文通過不同的消解時間檢測同一市政污泥樣品，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：消解時間從30min到70mn過程中，檢測結(jié)果逐漸增加，超過60min后樣品檢測結(jié)果基本穩(wěn)定（見表5），這是因?yàn)槲勰嘀械扛撸渥愕南鈺r間能使氮消解完全，所以消解時間應(yīng)控制在60min。同時消解完全后等壓力降至于外界相同時再打開壓力蒸汽鍋蓋，這樣有利于過硫酸鉀消解完全。

表5 消解時間對結(jié)果的影響

3 結(jié)論

采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定三峽庫區(qū)市政污泥中的總氮，其中工作曲線的相關(guān)系數(shù)大于0.9990，加標(biāo)回收率在92.2%～104%，精密度檢測結(jié)果為2.92%～4.23%，完全滿足三峽庫區(qū)市政污泥總氮的檢測要求，同時該方法具有靈敏度高、檢測結(jié)果精密度好、準(zhǔn)確可靠、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此筆者認(rèn)為該方法可以作為本地區(qū)市政污泥總氮檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法。