预蒸馏-纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮的优化

2020-04-30陈志强辽宁省抚顺生态环境监测中心辽宁抚顺113006

化工管理 2020年10期

陈志强(辽宁省抚顺生态环境监测中心，辽宁抚顺 113006)

0 引言

氨氮是水质监测的一项重要指标，氨氮污染会对生态环境和人类健康造成严重的危害。目前测定水质氨氮的现行环境标准有:蒸馏-中和滴定法、气相分子吸收光谱法、水杨酸分光光度法和纳氏试剂分光光度法。其中，因纳氏试剂分光光度法操作简单，灵敏度高等特点，其在环境监测领域应用最为广泛。在纳氏试剂分光光度法测定氨氮的过程中，可能存在色度、悬浮物、有机物、硫化物和金属离子等干扰物质。为了消除这些干扰物质，通常对水样进行絮凝沉淀或者预蒸馏等前处理方法。絮凝沉淀法常用于较清洁，成份不复杂水样，但如果絮凝沉淀的pH 值调整不合适，在纳氏试剂显色过程中，水样会出现浑浊，影响氨氮测定[1]。所以，对于未知水样，采用预蒸馏法对水样进行前处理，能够更有效的去除各种干扰物质，并且纳氏试剂显色不容易出现问题。

在实际工作中，按照现行的纳氏试剂分光光度法[2]测定氨氮，采用预蒸馏法对水样进行前处理，实测水样结果偏低。这是由硼酸吸收液对氨氮测定有负干扰，现行的纳氏试剂分光光度法[2]是通过将预蒸馏水样调节成中性，来消除硼酸对氨氮测定的干扰，但将预蒸馏水样调节成中性还不足以完全消除这种干扰。潘本锋等[3]的研究表明，预蒸馏水样pH 值应达到9.56以上，才能保证测定结果的准确性。但在实际操作中，预蒸馏水样pH值达到9.56以上，需要加入大量的氢氧化钠溶液，并且pH 值不容易调整，操作繁琐，增加了工作量。本文在现行纳氏试剂分光光度法[2]的基础上，因氨气极易溶于水，所以本文以无氨水代替硼酸作为吸收液对水样进行预蒸馏。预蒸馏水样无需其它处理，可直接进行比色，对氨氮进行测定。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

UV-2450紫外可见分光光度计；STEHDB-106-3智能一体化蒸馏仪。

无氨水；氯化铵；轻质氧化镁；溴百里酚蓝指示剂(0.5g/L)；氢氧化钠溶液(1mol/L)；盐酸溶液(1mol/L)；纳氏试剂(碘化汞-碘化钾-氢氧化钠)。

1.2 水样的预蒸馏

将50mL 无氨水吸收液移入到250mL 容量瓶内，将冷凝管出口插入容量瓶中，确保冷凝管出口在无氨水吸收液液面之下。用量筒分取250mL 水样(如氨氮含量高，可适当少取，加水至250mL)移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调整pH 至6.0(指示剂呈黄色)～7.4(指示剂呈蓝色)之间，加入0.25g 轻质氧化镁，连接好管路。加热蒸馏，使馏出液速率约10mL/min，待馏出液达200mL 时，停止蒸馏，定容到250mL。

1.3 校准曲线的绘制和预蒸馏水样的测定

取一定量的10mg/L 氨氮标准溶液，分别加入到8个50mL比色管中，之后定容到50mL，加入纳氏试剂1.0mL，摇匀。放置10min 后，在波长420nm 处，用20mm 比色皿，以水作参比，测量吸光度。以氨氮浓度为0、0.10mg/L、0.20mg/L、0.40mg/L、0.80mg/L、1.20mg/L、1.60mg/L和2.00mg/L 的标准系列为横坐标，空白校正后的吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。

取预蒸馏水样50mL(若水样中氨氮浓度超过2mg/L，可适当少取，定容到50mL)于50mL 比色管中，按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。

2 结果与讨论

2.1 无氨水吸收液的吸收效率

相对于纳氏试剂分光光度法的现行环境标准[2]而言，用无氨水代替硼酸作为吸收液，在预蒸馏预水样时，不同浓度水样中的氨氮是否会被无氨水吸收液完全吸收，是否满足实验要求，还未可知，所以本文对无氨水吸收液的吸收效率做了以下实验。首先配制成不同浓度的氨氮溶液，之后分别取250mL 不同浓度的氨氮溶液按照上文水样预蒸馏的步骤进行前处理，其它步骤与水样的测定步骤相同。实验结果见表1。

表1 无氨水吸收液的吸收效率

从表1中可以看出，不同浓度的氨氮溶液，经过预蒸馏后，回收率在95.8%～102%之间，回收率都非常好，即使氨氮浓度高达1000mg/L。所以无氨水作为吸收液，能够完全满足水样预蒸馏过程中氨氮的吸收。

2.2 预蒸馏水样放置时间对测定的影响

在预蒸馏过程中，水样中氨氮以氨气的形式被释放，然后被无氨水吸收液吸收，在无氨水吸收液中，氨氮主要以氨水的形式存在。相比于氨气被硼酸吸收液吸收，形成氨盐。理论上，水样中的氨盐要比氨水稳定，氨水的不稳定是否会影响氨氮的测定，本文做了以下试验，配制成2.00mg/L 和100mg/L 的氨氮标准溶液，分别取250mL 氨氮标准溶液进行预蒸馏，室温下，预蒸馏后的水样放置不同时间后，进行氨氮测定，连续测定时间为24h，测定结果见表2。