氣相分子吸收光譜法測定廢水中氨氮和硫化物研究

喬茜茜　雷靜　廖爽　呂警

摘 要：應用氣相分子吸收光譜法測定廢水中氨氮和硫化物含量，結果表明所提方法的標準曲線、檢出限、精密度及準確度均符合監測規范要求，分析結果可靠。在實樣測試中，所提方法具有較強的適用性，且樣品測試中不受水樣顏色和渾濁物的影響，監測速度非常快，精密度較高，加標回收率可以達到93.8%～99.9%。

關鍵詞：氨氮;硫化物;氨氮除亞氮;氣相分子吸收光譜儀

中圖分類號：O657.3;X832 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）34-0-03

Research on Determination of the Ammonia Nitrogen and Sulfide in

Wastewater by Gas Phase Molecular Absorption Spectrometry

QIAO Qianqian LEI Jing LIAO Shuang LYU Jing

（1.Xinjiang Changyuan Water Science Research Institute Co.， Ltd.， Urumqi Xinjiang 830000;

2.Quality and safety testing center of Urumqi Agricultural Products， Urumqi Xinjiang 830000）

Abstract： In this paper， gas phase molecular absorption spectrometry was used to determine ammonia nitrogen and sulfide in wastewater. The results show that the standard curve， detection limit， precision and accuracy of the method are conform to the requirements of the monitoring specification， and the analysis results are reliable. In the real sample test， the method has strong applicability， and it is not affected by the color and turbidity of water samples in the sample test. The whole monitoring speed is very fast， the precision is high， and the recovery rate of standard addition can reach 93.8%～99.9%.

Keywords： ammonia nitrogen;sulfide;ammonia nitrogen removal nitrous;gas phase molecular absorption spectrometer

隨著我國制藥、化工等行業的快速發展，產生了大量含硫含氮廢水。此類廢水具有硫、氮污染物的雙重危害，排入水體后不僅會產生大量含硫、含氮污染物，還會消耗大量溶解氧，造成水體黑臭[1]。另外，廢水中生成的氨還會在一定條件下轉化成具有毒性的亞硝酸鹽，如果進入人體內將會與血紅蛋白結合形成高鐵血紅蛋白，導致人體缺氧，造成極為嚴重的危害[2]。因此，快速準確地監測出廢水中的硫化物、氨氮尤為重要。國家標準中測定廢水中氨氮、硫化物分別采用納氏試劑分光光度法和亞甲基藍分光光度法[3]。納氏試劑法需要使用有毒的汞鹽，亞甲基藍法靈敏度低，操作步驟煩瑣，且這兩種方法均受水樣顏色和濁度的影響，增加了檢測難度，降低了準確度。

氣相分子吸收光譜法作為一種新的分析技術，應用于廢水氨氮、硫化物的測定，可以在2 min內完成取樣與結果分析的整個流程。整個監測速度快，并可自動進樣，適合大批量樣品檢測，且抗干擾性強，省略了蒸餾、氮吹等步驟，不受水樣顏色和渾濁物的影響，特別適用于污水檢測。通過本次實驗研究，建立了氣相分子吸收光譜法測定廢水中氨氮和硫化物研究方法。

1 材料

1.1 儀器

AJ-3700氣相分子吸收光譜儀;AS-510/900型自動進樣器（上海安杰環保科技股份有限公司），配有自動稀釋功能。

1.2 主要試劑

氨氮標準物質（GSB04-2832-2011）購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心，質量濃度為1 000 μg/mL;

硫化物標準物質（GSB07-2733-2011）購于標準樣品研究所，質量濃度為100 mg/L;氨氮標準樣品（GSB07-3164-2014）購于生態環境部標準樣品研究所;硫化物標準樣品（BW0691）購于北京海岸鴻蒙標準物質技術有限公司。

實驗用水為新制備的電導率不超過0.7 μS/cm的去離子水;氨氮和硫化物載流液所用試劑為鹽酸（優級純）和無水乙醇（分析純）;氨氮氧化劑所用試劑為溴酸鉀、溴化鉀和氫氧化鈉（分析純）。所用載氣為空氣。

2 方法依據與原理

2.1 方法依據

對氨氮和硫化物含量的測定分別按照《水質 氨氮的測定 氣相分子吸收光譜法》（HJ/T 195—2005）[4]和《水質 硫化物的測定 氣相分子吸收光譜法》（HJ/T 200—2005）[5]進行。

2.2 方法原理

2.2.1 氨氮方法原理。水樣在2%～3%酸性介質中，加入無水乙醇煮沸可除去亞硝酸鹽等干擾物質。樣品加入次溴酸鹽氧化劑，通過氧化系統被快速氧化為亞硝酸鹽氮，然后加入稀鹽酸及乙醇催化劑，使亞硝酸鹽瞬間分解成NO2氣體，在214.7 nm處測得該氣體的吸光度與氨氮的濃度符合比爾定律。

2.2.2 硫化物方法原理。水樣加入稀鹽酸溶液，使硫化物瞬間生成H2S氣體，在200 nm處測得該氣體的吸光度與硫化物的濃度符合比爾定律。

3 儀器程序優化

根據氨氮測定的方法原理，氨氮樣品測定前需向樣品內添加適量的乙醇并煮沸，促使亞硝酸鹽向NO2氣體轉化，除去水中含有的亞硝酸鹽帶來的干擾。AJ-3700型號氣相分子吸收光譜儀新開發了氨氮除亞氮的程序，可直接進行上機測試，除去水樣中含有的亞硝酸鹽帶來的干擾。現設計對比試驗：某污水處理廠進口水樣采用上機設置氨氮測試法，實測質量濃度值為40.8 mg/L;采用添加適量的乙醇并煮沸+上機設置氨氮測試法，實測質量濃度值為39.6 mg/L;采用上機設置氨氮除亞氮測試法，實測質量濃度值為39.6 mg/L。結果表明：上機設置氨氮除亞氮程序可消除干擾，減少了樣品前處理時間，具有較強的抗干擾能力，滿足污水測定氨氮的要求。

4 結果與討論

4.1 標準曲線

取氨氮標準物質（質量濃度為1 000 μg/mL）1 mL，用去離子水稀釋至500 mL，準確配制成2.000 mg/L的氨氮標準溶液;用氫氧化鈉溶液調節去離子水，保證水溶液pH值在11～12，用此溶液稀釋1 mL硫化物標準物質（質量濃度為100 mg/L）至50 mL，準確配制成2.00 mg/L的硫化物標準溶液;分別設置儀器程序將標準溶液自動稀釋為0.000 mg/L、0.100 mg/L、0.200 mg/L、0.500 mg/L、1.000 mg/L、2.000 mg/L的氨氮和硫化物標準系列溶液，得出回歸方程和相關系數。氨氮的回歸方程為y=0.119 204x+0.001 086，相關系數r=0.999 9;硫化物的回歸方程為y=0.091 700x-0.001 355，相關系數r=0.999 8。

4.2 檢出限

《水質 氨氮的測定 氣相分子吸收光譜法》（HJ/T 195—2005）[4]中氨氮的方法檢出限為0.020 mg/L，《水質 硫化物的測定 氣相分子吸收光譜法》（HJ/T 200—2005）[5]

中硫化物的方法檢出限為0.005 mg/L。本次實驗準確配制氨氮標準溶液質量濃度為0.060 mg/L，硫化物標準溶液質量濃度為0.025 mg/L，測得氨氮檢出限為0.006 mg/L，測定下限為0.024 mg/L;硫化物檢出限為0.001 mg/L，測定下限為0.004 mg/L，測定結果均滿足標準要求。

4.3 精密度試驗

分別配制質量濃度為0.100 mg/L、0.200 mg/L、0.500 mg/L的氨氮和硫化物標準溶液，連續進樣6次并進行分析，計算其測定值的相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD），作為方法精密度測試，結果如表1所示。

由表1可知，氣相分子吸收光譜法測定氨氮和硫化物具有較好的精密度，符合污水監測規范要求。

4.4 準確度試驗

對氨氮標準樣品（GSB07-3164-2014）進行準確度測試，樣品質量濃度保證值為（0.904±0.042）mg/L，測定結果值為0.902 mg/L，相對誤差為-0.22%;對硫化物標準樣品（BW0691）進行準確度測試，樣品濃度保證值為（1±5%）4.750 mg/L，測定結果值為4.600 mg/L，相對誤差為3.16%。結果表明，氨氮標準樣品和硫化物標準樣品的測定結果均符合標準樣品標準值范圍，具有較好的準確度。

4.5 樣品實測

采用本方法分別對某一生活污水處理廠進口和出口處的2份水樣進行實測，以確定本方法的適用性。檢測結果見表2和表3。表2為污水處理廠進、出口樣品氨氮和硫化物濃度檢測結果，表3為加標后污水處理廠進、出口樣品氨氮和硫化物濃度檢測結果及樣品加標回收率。

實驗結果表明，該方法在測定廢水中氨氮和硫化物含量方面適用性較強，精密度較高，加標回收率在93.8%～99.9%。

5 結語

氣相分子吸收光譜法在測定廢水中氨氮和硫化物濃度方面具有較強的適用性，其方法的標準曲線、檢出限、精密度及準確度均符合監測規范要求，分析結果可靠。AJ-3700型號氣相分子吸收光譜儀新開發了氨氮除亞氮的程序，可直接上機測試，減少了樣品前處理時間，具有較強的抗干擾能力，滿足污水測定氨氮的要求。在實樣測試中，該方法在測定廢水中氨氮和硫化物含量方面適用性較強，不受水樣顏色和渾濁物的影響，精密度較高，加標回收率可以保持在 93.8%～99.9%。

參考文獻：

[1]劉春爽，李甲國，閆來洪，等.廢水中硫化物、硝酸鹽和氨氮生物同步去除及其機理[J].化工學報，2015（2）：779-784.

[2]張陽，陳小軍.氣相分子吸收光譜法測定水中氨氮研究進展[J].綠色科技，2020（24）：78-80.

[3]國家環境保護總局.水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法：HJ 535—2009[S].北京：中國環境科學出版社，2009.

[4]國家環境保護總局.水質氨氮的測定氣相分子吸收光譜法：HJ/T 195—2005[S].北京：中國環境出版社，2006.

[5]國家環境保護總局.水質 硫化物的測定 氣象分子吸收光譜：HJ/T 200—2005[S].北京：中國環境出版社，1996.