基于紫外分光光度法的水質(zhì)總氮測定中的影響因素研究

李斐斐

0 前言

21 世紀(jì)以來，工業(yè)的發(fā)展迅速的向著一個(gè)新的臺階邁進(jìn)，而與此同時(shí)，一些生活中的污水以及在工業(yè)生產(chǎn)中的一些含氮的廢水就排入了河流等水體當(dāng)中，造成水體總氮含量超標(biāo)[1]，這導(dǎo)致水中微生物的生長和水質(zhì)的惡化。而氮在水體中的含量是影響水體生產(chǎn)力的一個(gè)限制因素，因此總氮是衡量水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，對其測定能夠有效地了解水質(zhì)狀況。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 試劑

使用的試劑為過硫酸鉀（GR）（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），某天津廠家和某廣州廠家的過硫酸鉀（GR），氫氧化鈉（AR），鹽酸（AR），硝酸鉀（AR）。

硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（0.100 mg/mL）：稱取0.7 218 g 的硝酸鉀，放置于烘箱中干燥3小時(shí)，干燥溫度設(shè)定為105-110°C，將其充分溶解，用1 000 mL 的容量瓶定容稀釋。

硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.010 mg/mL）：用水將儲備溶液稀釋10 倍。

新鮮蒸餾水、無氨水：自制。

堿性過硫酸鉀溶液[2]：稱取4 g 過硫酸鉀和1.5 g 氫氧化鈉，溶解后，用100 ml 容量瓶定容稀釋，存放于聚乙烯試劑瓶中。

鹽酸溶液：體積比1∶9 的稀鹽酸溶液。

1.2 儀器

雙光束紫外可見分光光度計(jì)（北京通用分析儀器有限公司），型號：TU-1810；壓力鍋（鄭州長城科技貿(mào)易有限公司）；25 mL 玻璃色度計(jì)管，帶塞子，移液器。

1.3 水樣的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：

取0.010 mg/mL 的硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、1.00 mL 分別加入六個(gè)25 mL 比色管中，并用無氨水稀釋至10.00 mL。再分別加入5 mL 堿性過硫酸鉀溶液，塞緊塞子。

將比色管放入壓力鍋中加熱，待溫度達(dá)到120-124℃時(shí)，記錄時(shí)間并保持30-75 min。待壓力鍋冷卻后打開閥門放氣，取出比色管冷卻0.5-2.0 小時(shí)至室溫。

將1 mL 鹽酸溶液（體積比1∶9）用無氨水稀釋至25 mL 后混合均勻。

用移液器吸取各標(biāo)準(zhǔn)溶液移入1 cm 石英比色皿中，放入紫外分光光度計(jì)中，在220 nm 和275 nm 條件下，以無氨水和鹽酸溶液（體積比為1∶9）為空白對照，確定水樣的吸光度。

取適量的水樣，按照上述步驟進(jìn)行同樣操作，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線確定待測水樣中總氮含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 無氨水的影響

結(jié)果表明，有必要在不影響總氮測量的實(shí)驗(yàn)室條件下制備不含氨的水。按照GB/T11894-1989 要求的方法制備的無氨水丟棄前500 mL 和后500 mL 蒸餾水[3]，以滿足該方法中使用的水要求。應(yīng)使用中級蒸餾水，否則，空白值將過大（空白吸光度大于0.040）。

2.2 過硫酸鉀試劑純度的影響

使用符合實(shí)驗(yàn)要求的化學(xué)試劑是確保分析和測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性的基本要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同制造商生產(chǎn)的過硫酸鉀的空白吸光度值與測量結(jié)果有所不同（表1）。在此實(shí)驗(yàn)中，使用天津廠家和廣州廠家的過硫酸鉀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到0.999。而使用國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供的過硫酸鉀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9 995。這是由于來自不同制造商的試劑純度不一致，導(dǎo)致空白吸光度值不同。該方法的關(guān)鍵是控制空白的吸光度值，使其不超過0.040，否則，將嚴(yán)重影響測量結(jié)果。

表1 不同廠家生產(chǎn)的過硫酸鉀對總氮測定的影響

表2 堿性過硫酸鉀溶液存放時(shí)間對空白吸光度及測定結(jié)果的影響

2.3 堿性過硫酸鉀溶液存放時(shí)間的影響

在室溫下，將03208 標(biāo)準(zhǔn)樣品用5%堿性過硫酸鉀消化1、2、3、5 和7 天（表2），03208 總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品的真實(shí)值為（1.16±0.15）mg/L。用堿性過硫酸鉀消化1、2 和3 天后，測量結(jié)果為1.18、1.13 和1.06 mg/L，尚在可接受的范圍內(nèi)，用堿性過硫酸鉀溶液消化5 天和7 天后的相對測量誤差達(dá)到15%和20%，超出了可接受的范圍。因堿性過硫酸鉀具有氧化性，為避免其氧化，應(yīng)添加還原劑如硫和磷。另外，過硫酸鉀吸收水分容易釋放氧氣，應(yīng)注意其保存環(huán)境的干燥。堿性過硫酸鉀溶液在約15℃條件下不能使用超過6 天[4]，建議存放時(shí)間最多不超過3 天，否則空白吸光度和相對誤差會(huì)隨著儲存時(shí)間的增加而增加。原因是過硫酸鉀常溫條件下可緩慢分解，溶液pH 值較高時(shí)分解速度更快。

3 結(jié)論

用過硫酸鉀分解-紫外分光光度法來對水中總氮含量進(jìn)行測定的方法具有試劑少，操作簡單，裝置廣泛使用等優(yōu)點(diǎn)。但是，也存在一些因素會(huì)對總氮測定結(jié)果影響，例如試劑純度，堿性過硫酸鉀溶液的儲存時(shí)間，消化時(shí)間和冷卻時(shí)間。實(shí)驗(yàn)中使用的純凈水和過硫酸鉀的純度對空白吸光度有很大的影響。堿性過硫酸鉀溶液的制備和儲存時(shí)間是測量方法中的重要步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測量的相對誤差和空白吸光度也受到消解時(shí)間和冷卻時(shí)間的影響。嚴(yán)格控制消化時(shí)間和冷卻放置時(shí)間是獲得準(zhǔn)確測量結(jié)果的重要保證，建議存放時(shí)間不超過三天。