氣相分子吸收光譜法測定水中總氮方法的優化研究

付小桐(四川省攀枝花市仁和區環境監測站，四川 攀枝花 617061)

0 引言

當前人們為了完成水中總氮的檢測，主要采取的檢測方法有三種，包括紫外分光光度法與氣相分子吸收光譜法，除此之外，鹽酸萘乙二胺分光光度法也是一種常用的檢測方法，以上三種檢測方法各有優缺點，在本文中首先對這三種不同的檢測方法的優缺點進行介紹，然后分別采取這三種檢測方式來完成水中總氮含量的檢測，并將檢測的結果進行對比，根據實驗結果來對氣相分子光譜法進行優化。

1 水中總氮測定方法分析

1.1 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

紫外分光光度法主要用來完成雜質檢測和鑒別工作，所在的波長范圍在190nm到800nm。優勢：這種檢測方法所需要使用的儀器價格相對比較低，具備較高的性價比，而且屬于傳統的檢測方法，發展時間比較久，技術相對要更加成熟一些。劣勢：在采取紫外分光光度法來對一些帶有顏色或者具備較高渾濁度的樣品進行檢測的時候，應該對其進行預處理。

1.2 鹽酸萘乙二銨分光光度法

采取鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮進行檢測的優勢：第一，這種檢測方法的自動化程度較高，而且實際操作起來比較簡單便捷。第二，這種檢測方法非常適合用來對大量樣品進行分析和檢測，而且能夠在多個項目中一齊開展檢測。第三，鹽酸萘乙二銨分光光度法適合用于自來水以及電廠等領域，檢測所需要花費的時間比較短。劣勢：這種檢測方式在對水中總氮檢測的時候容易受到水體情況的影響，而且這種檢測方法所使用的進樣管比較細，很容易發生堵塞。除此之外，鹽酸萘乙二銨分光光度法所使用的檢測設備價格很高，使用后期保養和維修比較復雜。

1.3 氣相分子吸收光譜法

在上個世紀七十年代，氣相分子吸收光譜法出現并得到廣泛使用。氣相分子吸收光譜法對于物質的檢測主要根據該種物質所分解的氣體對于光的吸收和被檢測成分濃度之間的關聯的原理來進行檢測的。使用氣相分子吸收光譜法對水中總氮進行檢測的優勢：檢測結果與檢測液體的顏色以及渾濁度無關。劣勢：檢測設備所使用的為軟管，很容易發生折斷，在采取這種檢測方法對一些濃度較高的樣品檢測的時候，在線消解能力不足。

2 三種測定方法測定水中總氮實驗對比

分別采取紫外分光光度法、氣相分子吸收光譜法以及鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮含量進行實驗檢測，得到對應方法的檢測精密度以及準確度。

2.1 實驗儀器、試劑與原理

2.1.1 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法

實驗儀器：石英比色皿(10mm)、聚乙烯瓶、具塞磨口玻璃比色管(25mL)以及高壓蒸汽滅菌器。

實驗試劑：堿性過硫酸鉀溶液(向0.6L蒸餾水中加入40g過硫酸鉀配制而成)、氫氧化鈉溶液(向0.3L蒸餾水中加入15g氫氧化鈉配制而成)、鹽酸溶液、總氮標準溶液以及總氮標準使用溶液。

實驗原理：采取紫外分光光度法來對水中總氮進行檢測的原理為在超過120℃且小于124℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉變為硝酸鹽，然后選擇使用紫外分光光度法在波長分別為220以及275 nm位置進行檢測吸光度A220以及A275，然后對校正吸光度A進行計算，A=A220～2A275。水中總氮含量和A就呈現正比例關系。

2.1.2 鹽酸萘乙二銨分光光度法

實驗儀器：SAN++連續注射分析儀

實驗試劑：氧化試劑(向0.5L蒸餾水中加入6g氫氧化鈉以及22.5g過硫酸鉀配制而成)、硼酸溶液(向0.5L水中加入12g硼酸配制而成)、緩沖溶液(向1L蒸餾水中加入50g氯化銨配制，并使用濃氨水來將配置溶液的pH值調整為8.2，然后再向其中加入0.001L的Brij35)、顯色劑(向0.455L蒸餾水中加入5g磺胺以及0.25g萘基乙二胺鹽酸鹽配制而成)。

實驗原理：采取鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮進行檢測的原理為在超過107℃且小于110℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉變為硝酸鹽，然后硝酸鹽與鎘柱發生氧化還原反應，硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽，然后其和磺胺發生重氮化化學反應，產生紫紅色化合物，在波長數值為540nm位置對吸光度進行檢測。

2.1.3 氣相分子吸收光譜法

實驗儀器：GMA3380氣相分子吸收光譜儀

實驗試劑：總氮氧化試劑、消解溶液與三氯化鈦溶液(由濃度為15%的三氯化鈦溶液和鹽酸依照體積比為3:1的比例配置而成)。

實驗原理：采取氣相分子吸收光譜法來對水中總氮進行檢測的原理為在超過120℃且小于124℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉變為硝酸鹽，三氯化鈦與硝酸鹽發生氧化還原反應將硝酸根還原為NO。在檢測的過程中，紫外線在線消解模塊能夠將水中的氮元素都轉變成硝酸根，然后三氯化鈦將其全部還原為NO，然后對NO氣體進行測定就可以。

2.2 實驗步驟與結果

2.2.1 標準曲線的配置和檢測結果

(1)堿性過硫酸鉀紫外分光光度法。分別稱量總氮含量為0、2、5、10、30與70μg的總氮標準使用溶液放置于玻璃比色管里，然后分別向這六支管中加入蒸餾水至0.01L，然后再向溶液中注入0.005L堿性過硫酸鉀溶液，搖勻，塞緊管塞，用紗布和線繩扎緊管塞，以防彈出。將比色管置于高壓蒸汽滅菌器中，保持溫度在120～124℃之間30min,自然冷卻，取出比色管至室溫，將比色管顛倒2～3次。再向其中加入0.001L的鹽酸溶液，然后加入蒸餾水至0.025L。選擇使用比色皿檢測在波長為220以及275nm處的吸光度，具體實驗結果見表1。

表1 紫外分光光度法實驗結果

(2)鹽酸萘乙二銨分光光度法。分別稱量總氮濃度為0、1、2、3、4與5mg/L的總氮標準使用溶液。放置容量瓶中，然后向其中加入蒸餾水至0.1L，然后取出適量樣品放入樣品杯進行實驗檢測，具體實驗結果見表2。

表2 鹽酸萘乙二銨分光光度法實驗結果

(3)氣相分子吸收光譜法。取出0.02L總氮標準使用溶液，將其注入0.1L容量瓶中，然后向其中加入蒸餾水到0.1L，稱取樣品放到儀器中，設備會將樣品進行稀釋，稀釋后的濃度是0、0.1、0.2、0.4、0.8、1、2mg/L，具體實驗結果見表3。

表3 氣相分子吸收光譜法實驗結果

(4)樣品測定準確度。本次實驗所采取的標準樣品編號是203258，真值是1.71±0.12mg/L。分別采取這三種檢測方法來對不同濃度的樣品中的總氮進行檢測，檢測的準確度見表4。

3 結語

3.1 三種方法的實驗對比

通過分別采取這三種不同的檢測方法來對水中總氮進行實驗檢測，能夠得知：紫外分光光度法這種檢測方法在對總氮濃度較低的水樣品進行檢測的時候，檢測結果與實際偏差比較大，而且所花費的時間比較多，檢測結果很容易受到其他因素的影響。而采取鹽酸萘乙二胺分光光度法對水中總氮進行檢測，可以發現這種檢測方法適合用來對大量水樣品進行檢測，因為這種檢測方法需要配置較多試劑，前期準備工作比較多，另外檢測所使用的設備保養和維修比較復雜，需要花費較多的時間。

表4 三種檢測方法的樣品測定準確度

3.2 曲線和樣品測定結果

分別測定這三種檢測方法的標準曲線、實際樣品以及標準樣品。經測定能夠得知，這三種方法的檢測結果沒有出現較大改變，曲線的相關系數都可以超過0.9990，可以很好地滿足檢測需要；標準樣品的檢測結果都在要求范圍之內。另外，實際和標準樣品的相對偏差在±5%之間，符合相關要求。

3.3 精密度

對于相同的標準樣品采取氣相分子吸收光譜法來對其進行七次實驗檢測來測定其精密度，經檢測能夠得知，每次實驗結果沒有出現較大改變相對標準偏差的數值大小都不超過5%，具備較高的數據重現性，具體的實驗結果見表5。

表5 氣相分子吸收光譜法的檢測精密度

3.4 建議

在采取氣相分子光譜法來檢測水中總氮含量的時候，需要對儀器內部分析管路予以足夠的重視，因為所采取的管路是軟管，在使用的過程中需要小心謹慎，避免用力過度將其折斷。除此之外，在對總氮濃度含量較高的樣品進行檢測的時候，因為紫外在線消解模塊的消解能力非常有限，所以需要提前對樣品進行稀釋，這可以大大提升檢測的準確性和檢測效率。