蒸馏法测定水中氨氮的问题探讨

汤爱华，魏淑伟

(1.枣庄三益环保检测有限公司，山东 枣庄 277800;2.枣庄学院 化学化工与材料科学学院，山东 枣庄 277160)

0 引言

氨氮以游离氨或者铵盐的形式存在于水体中，二者的组成比由水的PH值和水温决定.游离氨的含量与PH值成正向关系与水温成反向关系;铵盐则相反.水中氨氮主要来源于三方面:城市生活污水、氨和亚硝酸盐间的互相转化以及某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等.近年来，随着人民生活水平的不断提高，私家车的数量也越来越多，大量的自用轿车和各种型号的货车等交通工具也会向环境空气排放一定量含氨的汽车尾气.这些气体中的氨溶于水中，也会形成氨氮，进而污染水体.

氨氮是水质评价中的一个重要指标，有助于评价水体受污染情况和自净的状况.目前，常用来测定氨氮的两种比色方法是经典的纳氏试剂比色法和苯酚－－次氯酸盐法.国内大多使用纳氏试剂比色法，因为它具有操作简便、灵敏等特点.但当水样带有颜色、比较浑浊或含有干扰物质时会影响显色，进而影响氨氮测定的准确度.这样的水样，在分析时需作适当的预处理.常用的预处理方法有絮凝沉淀法和蒸馏法.絮凝沉淀法操作简便，耗时较少，但往往由于国产滤纸质量较差，本身含有铵，且铵含量分布不均，造成空白吸光度值较高，降低了分析的灵敏度，甚至出现空白吸光度超过样品吸光度的反常现象.蒸馏法预处理耗时较长，也经常存在以下问题:带氮球的定氮蒸馏装置，使用时间久了，橡皮乳胶易老化、漏气;蒸馏时温度过高，蒸馏速度过快，不能保证氨氮被硼酸充分吸收;比色时由于硼酸的存在，影响水样的pH值，需做中和处理，但《水和废水监测分析方法》(第四版)中对加入氢氧化钠的量，以及中和硼酸的程度未做具体说明.

本文主要针对蒸馏法预处理存在的问题，进行了探讨.我们使用改进了的蒸馏装置对铵标准溶液进行蒸馏预处理，蒸馏速度［1］控制在3～4ml/min;在合理控制pH值的前提下，探讨了如何使用加碱法或稀释法得到具有较高的精密度和准确度的数据.

1 实验

1.1 主要仪器:

YYSZL－201型多功能智能蒸馏仪见图1(山东益源环保科技有限公司)、250 ml量筒、250 ml容量瓶.

图1 多功能智能蒸馏仪

1.2 试剂

(1)无氨水:使蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂柱.

(2)25%氢氧化钠

(3)轻质氧化镁:将氧化镁在500℃下加热，以除去碳酸盐.

(4)0.05%溴百里酚蓝指示液(pH6.0～7.6)

(5)硼酸溶液:称取20g硼酸溶于水，稀释至1L.

(6)纳氏试剂

(7)酒石酸钾钠溶液

(8)铵标准贮备溶液:称取3.819g经100℃干燥过的优级纯氯化铵溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀释至标线.

(9)铵标准使用溶液:移取5.00ml铵标准贮备溶液于500ml容量瓶中，稀释至标线.

1.3 蒸馏方法

分取50 ml硼酸溶液移入250 ml容量瓶中，使得冷凝管出口位于容量瓶内硼酸溶液液面之下，依次量取250 mL标液移入蒸馏瓶中，加3滴溴百里酚蓝指示剂，向蒸馏瓶中加入0.25 g轻质氧化镁，立即将蒸馏瓶与冷凝管连接好，加热蒸馏［2］，使馏出液速率约为3～4 ml/min，至馏出液达200 ml时，停止蒸馏.采用加碱法处理样品时，先加入适量25%氢氧化钠溶液中和硼酸后，将馏出液定容到250 ml.采用稀释法处理样品时，直接将馏出液定容到250 ml.依据其浓度选用纳氏试剂比色法进行测定.

1.4 实验步骤

1.4.1.校准曲线的绘制

吸取0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml铵标准使用液于50ml比色管中，加水稀释至标线，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀.加1.5 mL纳氏试剂，混匀，放置10 min后，在波长420 nm处，用光程20 mm比色皿，以无氨水作参比，测量吸光度.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，绘制以氨氮含量(mg)对校正吸光度的校准曲线.

1.4.2.加碱法

分取加入适量25%氢氧化钠的蒸馏预处理馏出液50ml，加入50mL比色管中，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀.加1.5 mL纳氏试剂，混匀，放置10 min后，在波长420 nm处，用光程20 mm比色皿，以无氨水作参比，测量吸光度.

1.4.3.稀释法

分取经蒸馏预处理后直接定容的馏出液20ml，加入50mL比色管中，加水稀释至标线.加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀.加1.5 mL纳氏试剂，混匀，放置10 min后，在波长420 nm处，用光程20 mm比色皿，以无氨水作参比，测量吸光度.

2 结果与讨论

2.1 标准曲线比较

(a)标准曲线I:y=0.00696x+0.0015(r=0.99991)见表1.

表1

(b)标准曲线II:y=0.00694x+0.0010(r=0.99992)见表2.

表2

(c)标准曲线III:y=0.00658x+0.00676(r=0.99997)见表3.

表3

经检验，标准曲线I、II、III无显著性差异.因此，在操作中，不论是加入碱中和硼酸法，还是直接稀释法，都要求操作条件与绘制标准曲线时的条件尽量一致，这样所得的数据才更准确.

2.2 加碱法测量结果

对铵标准溶液0.5mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L这四个水样的馏出液通过加入碱的方法，进行实验，每个水样平行测定3次，测定结果见表4.

表4 加入碱法测定结果

从表4中测定结果可以看出:对于氨氮标液，在加入氢氧化钠中和硼酸的前提下，回收率达到93% ～97%，加入碱的量以0.5m125%氢氧化钠中和10ml硼酸最合适［3］.这是因为当氨氮浓度较低时，硼酸的存在影响了溶液的pH值，pH值会影响纳氏平衡，进而对吸光度和结果的影响较大.

2.3 稀释法测量结果

对铵标准溶液0.5mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L这四个水样的馏出液通过稀释的方法，进行实验，每个水样平行测定3次，测定结果见表5.

表5 稀释法测定结果

从表5的测定结果可以看出:对于氨氮标液，在实验过程中通过稀释的方法也能得到较高的回收率，且所得数据具有较高的精密度和准确度.

2.4 蒸馏装置的比较

国标法中的氨氮蒸馏装置，每次只能蒸馏一个样品，且蒸馏温度不易控制.多功能智能蒸馏仪，能有效抑制加热曲线的振荡，使得温度恒定均匀，提高了控温的精度.另外，它能实现单孔独立控温，在样品少的时候，节约了电能.最重要的一点就是在保证数据准确性的前提下，提高了工作效率.

综上所述，笔者采用了新的蒸馏装置对水样进行预处理，新的蒸馏装置比原装置操作起来更简便、省时，尤其是批量分析时更显示出这—点.从所得数据上看，不论是采取加入碱中和硼酸法还是稀释法都能得到具有较高的精密度和准确度的数据.

氨氮是水质测定中的一个重要指标，在加入纳氏试剂后，应使溶液的pH值范围控制在11.8～12.4之间［4］，测定结果的准确度才有保证.要做到准确快速的测定氨氮值，还需要我们在平时的工作中不断的探索.

［1］高木兰.对氨氮测定中硼酸吸收氨氮量的探讨［J］.河北化工 ，1996，1:51－53.

［2］水和废水监测分析方法［M］.北京:中国环境科学出版社，2002，278－279.

［3］肖福东.氨氮测定中采用蒸馏法处理样品时加碱中和的探讨［J］.云南环境科学，2003，B03:179－180.

［4］沈燕飞，厉以强.氨氮测定过程中有关问题的探讨［J］.环保科技，2008，14(3):17－18.