紫外分光光度法测定地表水中总氮

2023-07-27朱传凯朱涵静

河南化工 2023年7期

朱传凯,朱涵静

(1.河南省地质局生态环境地质服务中心,河南郑州 450053;2.河南省化工研究所有限责任公司,河南郑州 450052)

随着我国工、农业新型生产技术工艺的快速发展以及用水量的增多,环境中污染物的种类与性质变得更加复杂,而评估水体受营养物质污染程度的其中一个重要指标就是总氮。总氮包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨等无机氮和氨基酸、蛋白质、有机胺等有机氮。测定水质总氮的方法主要有：碱性过硫酸钾紫外分光光度法、气相分子吸收光谱法,也有将氨氮、硝酸根、亚硝酸根等分别测量,然后将结果累加作为总氮的测量结果等方法[1]。目前,因用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测总氮具有快捷、操作简单、设备简单、不用加有害试剂等优点,在我国已被得到广泛应用。

本文利用碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定了地表水中的总氮,并分析了仪器、试剂纯度、环境和消解方法等因素对测定总氮含量的影响。

1 实验部分

1.1 设备与试剂

CARY60型美国安捷伦紫外可见分光光度计,10 mm石英比色皿,立式高压蒸汽灭菌器,具塞磨口玻璃比色管,JA2003型电子天平。100 mg/L的硝酸钾标准储备液,无氨水,碱性过硫酸钾溶液,盐酸溶液(1+9),硝酸钾与过硫酸钾,均是优级纯。

1.2 制备试样

用硫酸溶液或者氢氧化钠溶液调节试样的pH值5～9,待测。

1.3 标准溶液的配制

各量取一定体积的硝酸钾标准使用液分别移入25 mL的具塞磨口玻璃比色管里,加入超纯水稀释到10 mL,再分别把5 mL碱性过硫酸钾溶液加入其中,把管塞塞紧,并且用纱布与绳线把管塞扎紧。把上述比色管放到高压蒸汽灭菌器里,按照要求设置一定条件,待结束后冷却、开阀放气,取出冷却、摇匀。再把1 mL的盐酸溶液分别加入其中,加入水稀释到25 mL,盖塞摇匀。制备成一系列不同含量的标准溶液,配制成6个含量系列。配制的标准溶液的含量见表1。

表1 总氮含量

1.4 标准曲线的绘制

设置紫外分光光度计条件,使用10 mm的石英比色皿,用水作参比,自定义吸光度结果A=A220-2A275,即吸光度的值为样品在波长220 nm处的吸光度与样品在波长275 nm处的吸光度的2倍的差值,以总氮含量(以N计)为横坐标,相对应的吸光度值为纵坐标,绘制标准线性曲线。发现总氮的标准曲线有很好的线性关系,其线性相关系数是0.999 5,在0.999以上。

1.5 样品的测定

量取待检测水样10 mL至25 mL的具塞磨口玻璃比色管中,按照上述标准溶液的测定步骤进行检测,并用无氨水10 mL作为空白实验,测定步骤与样品一样。若水样中总氮含量过高,则需要减少水样取样量,加入无氨水稀释到10 mL后再进行检测。

2 结果与讨论

2.1 实验用水的影响

实验过程中使用无氨水,否则会对实验结果产生较大影响。无氨水的制备工艺是：在每升水中添加0.10 mL的浓硫酸进行蒸馏,将馏出液收集于具塞玻璃容器中。为了检验所用水是否能够达到空白校正吸光度值的要求,本实验对超纯水、新制备的去离子水、制备的无氨水进行实验对比,结果发现,这几种水虽然存在差异,但是影响较小,在该标准允许的误差范围内,能够满足该方法的实验用水要求。

2.2 所用试剂的影响

所用试剂的纯度对紫外分光光度法测定总氮的结果有重大影响,尤其是氢氧化钠和过硫酸钾[2]。该方法要求氢氧化钠和过硫酸钾中的含氮小于0.000 5%,硝酸钾是优级纯或者基准试剂,并且硝酸钾使用前在105～110 ℃下烘2 h,然后在干燥器中冷却到室温。但是,在实际做实验时,空白实验值经常较高,达不到空白实验校正吸光度要求,这一般都是所用试剂中的含氮量不满足要求造成的。因此,有的需要对过硫酸钾进行净化。

本实验室用新买的过硫酸钾进行检测,结果符合空白实验吸光度要求。制备好的碱性过硫酸钾溶液存放在聚乙烯瓶里,最多保存1周。配制碱性过硫酸钾溶液时,温度太高会导致过硫酸钾分解失效,所以需控制水浴温度≤60 ℃,将冷却至室温后的氢氧化钠溶液与过硫酸钾溶液混合、定容[3]。按照需要检测水样数量,估算所需碱性过硫酸钾溶液用量,现用现配,以免影响实验结果。

2.3 所用器皿的影响

对水样进行检测时,所选择的容器器皿及灭菌器是否清洁也是影响测定结果的一个主要因素。进行实验前,所有用到的器皿都要清洗干净,用硫酸或者盐酸溶液浸泡,再用自来水冲洗,最后用无氨水冲洗数遍,做到没有氮污染,以此最大限度地减小所用器皿对测定结果的误差,增加测定结果的准确性。

2.4 消解条件的影响

消解过程对总氮含量的测定至关重要。实验过程中,对高压蒸汽灭菌器的温度和压力设置应严格控制,定期对压力表及橡胶圈的密封性能进行检查,避免漏风减压。消解时间的长短直接影响到碱性过硫酸钾的分解程度,而分解碱性过硫酸钾的程度对测定结果的准确性有影响。实验发现,当温度设置在122 ℃,消解50 min时,能够完全消解。