氨氮自动分析仪测定污废水中氨氮探讨

2019-01-11曹艳秀赵祺平

治淮 2018年12期

曹艳秀赵祺平全立

氨氮（NH3-N）是指以非离子氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在的氮，主要来源于动物性和植物性含氮物质的降解，以及人类生产活动产生的氮。氨氮危害影响极大，是水体受到污染的重要标志，我国多数的环境标准已明确将氨氮指标列入其中。目前测定氨氮的方法主要有分光光度法、滴定法和气相分子吸收光谱法。分光光度法分为纳氏试剂分光光度法和水杨酸分光光度法。纳氏试剂法分光光度法是目前测定氨氮最常用的方法，但操作繁琐，显色耗时长，尤其是对氨氮含量较高的浑浊水体，用传统蒸馏法预处理水样时操作费时，随机误差大。该方法使用SK-200BZ型实验室氨氮自动分析仪测定氨氮，基于纳氏试剂分光光度法，实现了自动在线蒸馏和样品分析，操作简单，检出限低，准确度和精密度高。

一、方法原理

样品经自动进样器导入仪器内部的蒸馏单元，在碱性条件下经过加热蒸煮释放出氨气，氨气经氮气吹脱后与水样基体中的杂质和干扰因素分离，经冷凝后由硼酸吸收进入比色单元。经过蒸馏后的水样与显色剂在碱性溶液中与氨反应生成淡红棕色化合物，此颜色在波长420nm处有最大吸收，其色度与氨氮含量成正比。

二、仪器与试剂

1.仪器

SK-200BZ型实验室氨氮自动分析仪（北京商河科兴仪器科技有限公司）；精密度为0.1mg的电子天平；英国ELGA实验室纯水系统。

2.试剂

氨氮标准溶液（1000mg/L）：称取3.819g氯化铵溶于水中，移入1000mL容量瓶中定容、摇匀。

氨氮标准使用液（10mg/L）：移取10.0mL氨氮标准溶液至1000mL容量瓶中定容、摇匀。

硼酸溶液（0.5%）：称取5.0g硼酸溶于1000mL水中。

氢氧化钠溶液（4%）：称取40.0g氢氧化钠溶于1000mL水中。

氢氧化钠溶液（0.4%）：称取4.0g氢氧化钠溶于1000mL水中。

碘化钾溶液（6%）：称取30.0g碘化钾溶于500mL水中，避光保存。

纳氏试剂：称取16g氢氧化钠溶于50mL水中，冷至室温。称取7g碘化钾和10g碘化汞溶于20mL水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢地加入到氢氧化钠溶液中，并稀释至500mL，贮于棕色瓶内。

三、实验方法及步骤

1.水样预处理

直接进样法：一般水样用4%氢氧化钠溶液将水样pH值调节至7后直接进样测定。

过滤法：水样含有悬浮物干扰时，用4%氢氧化钠溶液将水样pH值调节至7后再经针式滤头过滤后进样，避免堵塞管路。

2.仪器条件

蒸馏氮气流量：270mL/min；

蒸馏温度：108.5℃。

3.标准曲线的绘制

取不少于100mL氨氮标准使用液于标样杯中，在软件中设置参数使仪器自动配制的氨氮标准系列溶液质量浓度为 0mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、2.00mg/L、5.0mg/L和8.00mg/L，按仪器条件测定标准系列溶液，以仪器信号值为纵坐标，以其对应的氨氮质量浓度（mg/L）为横坐标，拟合标准曲线。测定数据如图1所示。线性方程为：y=0.1006x-0.0041，相关系数为0.9995。

四、结果与讨论

1.测定范围及试剂消耗量

图1 标准曲线的绘制图

传统手工纳氏试剂分光光度法监测氨氮的测量范围为0～2mg/L，样品预蒸馏操作繁琐费时，仅蒸馏和显色时间就至少30min。实验室氨氮自动分析仪自带在线蒸馏装置，整个进样、蒸馏、显色比色过程仅需8min，大大简化了样品前处理过程，缩短了监测时间。仪器测量最大量程为0～8mg/L，带自动稀释功能，最高监测浓度可达80mg/L，监测范围宽，更适合污废水中氨氮的测定。

表1 方法比对试验结果表（mg/L）

纳氏试剂中的碘化汞为剧毒物质，处理后存在一定的环境污染。该方法所用纳氏试剂碘化汞含量为20g/L，仅为传统方法的1/4，大大降低了试剂消耗量，减少了二次污染。

2.检出限试验

对靠近曲线低点范围的空白加标样平行测定7次，检出限（MLD）按公式 MDL=St（n-1，n-1=0.99，t=3.143）计算结果为0.016mg/L，低于手工纳氏试剂法检出限0.025mg/L，可满足低浓度样品监测。

3.准确度和精密度试验

对浓度为0.527mg/L的标准样品连续测定6次的均值为0.532mg/L，相对标准偏差为1.76%，相对误差为1.58%；对浓度为0.904mg/L的标准样品连续测定6次的均值为0.907mg/L，相对标准偏差为1.11%，相对误差为1.11%。精密度和准确度满足实际监测工作要求。

4.方法比对试验

使用实验室氨氮自动分析仪和手工纳氏试剂法分光光度法对不同浓度污废水样测试结果如表1。从表1可以看出，随着样品中氨氮含量的增加，相对平均偏差逐渐由负误差变成为正误差，这说明自动分析仪在线蒸馏装置避免了蒸馏泄漏和蒸馏不完全造成的测量不准确问题。两种方法数据比较，相对平均偏差在-4.80%～4.68%之间，方法之间无明显差异。