浅谈废水中总氮测定的消解损失问题

大量生活污水、农田排水或含氮工业废水排入水体, 使水中有机氮和各种无机氮化物含量增加, 生物和微生物类的大量繁殖, 消耗水中溶解氧, 使水体质量恶化。氮除了以硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮形式存在以外, 还有蛋白质、氨基酸、尿素、叠氮化合物、联氮、偶氮、腙类、腈类等有机态氮。当水样中氨氮含量较高时, 在测定总氮时, 由于消解导致氮的损失, 影响测定结果, 本文通过对样品稀释后进行总氮测定, 证明是一个实用、简便、可行的实验法。

一、分析方法原理及步骤

1. 总氮分析方法及原理。

总氮分析常用方法为过硫酸钾氧化) 紫外分光光度法。在120-124e的碱性介质条件下, 用过硫酸钾作氧化剂, 不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐, 同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。而后, 用紫外分光光度法分别于波长220nm与275nm处测定其吸光度, 按A=A220-2A275计算硝酸盐氮的吸光度值, 从而计算总氮的含量。

2. 氨氮分析方法原理。

氨氮分析常采用纳氏试剂光度法, 即碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物, 此颜色在较宽的波长内具强烈吸收。通常测量波长在410-425nm范围。

二、仪器及器皿

(1) TU-1901紫外分光光度计 (北京普析通用) 。 (2) 压力蒸汽消毒器或民用压力锅, 压力为1.1-1.3 kg/cm2, 相应温度为120-124e。 (3) 25ml具塞玻璃磨口比色管。 (4) 50ml具塞玻璃磨口比色管。

三、试剂

1. 总氮分析。

(1) 无氨水或新制备的去离子水。 (2) 20%氢氧化钠溶液。 (3) 碱性过硫酸钾溶液。 (4) (1+9) 盐酸。 (5) 硝酸钾标准贮备液: (每毫升含100ug硝酸盐氮) (6) 硝酸钾标准使用液 (每毫升含10ug硝酸盐氮)

2. 氨氮分析。

(1) 纳氏试剂。 (2) 酒石酸钾钠溶液。 (3) 铵标准贮备溶液 (1.00mg/ml) 。 (4) 铵标准使用溶液 (0.010mg/ml) 。

四、步骤

1. 总氮

(1) 校准曲线的绘制。 (1) 分别吸取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、8.00ml硝酸钾标准使用溶液于25ml比色管中, 用无氨水稀释至10ml标线。 (2) 加入5ml碱性过硫酸钾溶液, 塞紧磨口塞, 用纱布及纱绳裹紧管塞, 以防止溅出。 (3) 将比色管置于压力蒸汽消毒器中, 加热40min, 放气使压力指针回零。然后升温至120e-124e开始计时 (或将比色管置于民用压力锅中, 加热至顶压阀吹气开始计时) , 使比色管在过热水蒸气中加热0.5h。 (4) 自然冷却, 开阀放气, 移去外盖, 取出比色管并冷至室温。 (5) 加入 (1+9) 盐酸1ml用无氨水稀释至25ml标线。 (6) 在紫外分光光度计上, 以无氨水作参比, 用10mm石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度。用校正的吸光度对硝氮浓度 (Lg/ml) 绘制标准曲线。

(2) 样品测定步骤。取10ml水样, 或取适量水样 (使氮含量为20-80Lg) 。按标准曲线绘制步骤 (2) 至 (6) 操作。然后按校正吸光度, 用下列公式计算总氮含量。

2. 氨氮

(1) 校准曲线的绘制。 (1) 吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0ml铵标准使用溶液于50ml比色管中, 加水至标线, 加1.0ml酒石酸钾钠溶液, 混匀。加1.5ml纳氏试剂, 混匀。放置10min后, 在波长420nm处, 用光程20mm比色皿, 以水为参比, 测量吸光度。 (2) 由测得的吸光度, 减去零浓度空白的吸光度后, 得到校正吸光度, 绘制以氨氮浓度 (Lg/ml) 对校正吸光度的校准曲线。

(2) 样品测定步骤。 (1) 分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样 (使氨氮含量不超过0.1mg) , 加入50ml比色管中, 稀释至标线, 加1.0ml酒石酸钾钠溶液。以下同校准曲线的绘制。 (2) 分取适量经蒸馏预处理后的馏出液, 加入50ml纳氏试剂, 混匀。

放置10min后, 同校准曲线步骤测量吸光度。

五、讨论

当水样中“三氮”浓度较高, 且以氨氮为主时, 直接对水样进行测定, 常会出现总氮测定结果低于氨氮的情形。原因是总氮测定使用GB 11894) 89规定的碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法, 该方法是在120e-140e用高压锅消解水样30min, 冷却至室温后测定。

为了解决该项问题, 曾有人提出解决办法是, 当水样消解30min后马上放气, 趁热将水样管多次摇匀, 使气相中的氨气被热的过硫酸钾消解转变为硝酸氮;也有人提出了双管消解法。上述两种方法均不能很好的解决氮的损失。

当水样中氨氮浓度较高时, 直接消解测定总氮的样品, 氮在消解过程中会有损失, 且浓度越高, 损失越多。将水样稀释到氨氮浓度8.0mg/L以下后再消解测定总氮, 可以得到较为满意的测定结果。

摘要：当废水样品中氨氮含量较高时, 由于消解使部分氨转化成气态而损失, 进而影响总氮的测定结果, 本文通过对实验结果的分析, 证明对样品稀释后再消解的方法进行总氮测定, 可较好的解决总氮的消解损失问题。

关键词：废水,氨氮,总氮,消解损失

参考文献

[1] 齐文启等.中国环境监测[J].2007.5B6-9.

[2] 国家环境保护局.水和废水监测分析方法.北京:中国环境科学出版社.