焦化废水总氮检测方法的优化

2023-12-06齐志龙倪境泽臧宏展吴乐昆

石油化工应用 2023年10期

齐志龙，倪境泽，臧宏展，吴乐昆

（河北协同水处理技术有限公司，河北石家庄 050035）

总氮，简称为TN，是衡量水质的重要指标之一，表示水体受营养物质污染的程度。脱氮与降碳、除磷可以并称为污水处理的三大核心，所以总氮的检测尤为重要。目前，焦化废水总氮检测主要使用两种方法：行业标准HJ 636—2012《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》[1]（以下简称行标）和哈希总氮。行标的原理是在120～124 ℃时，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于波长220 nm 和275 nm 处测定吸光度。其检测过程需要用到高压蒸汽灭菌锅，属于压力容器，过程繁琐，危险系数较高，冷却时间较长。而哈希总氮需要使用哈希DR900 便携测定仪+哈希DRB200 消解器，价格昂贵，且后续需长期使用其试剂包成本较高。为此，使用紫外分光光度计+消解器相结合的方式测总氮，降低了前期投入和后续试剂成本，提高了实验效率，降低了安全风险，取得了良好的效果。

1 实验部分

1.1 实验仪器

紫外分光光度计：具10 mm 石英比色皿；总氮消解器：配有带密封盖的消解管，有效容积≥12.5 mL，最高工作温度在120～124 ℃。

1.2 实验试剂

实验用水（空白实验的校正吸光度应小于0.030）；盐酸溶液（1+9）；碱性过硫酸钾：称取4.0 g 过硫酸钾溶于60 mL 水中（可置于50 ℃水浴中加热至全部溶解），另称取1.5 g 氢氧化钠溶于30 mL 水中，待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后，混合两种溶液定容至100 mL，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周；总氮标液（10.0 mg/L）。

1.3 实验步骤

1.3.1 绘制标准曲线分别量取0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 总氮标液于总氮消解管中，加水稀释至5.0 mL，再加入2.5 mL 碱性过硫酸钾溶液，拧紧管塞。将消解管置于总氮消解器中，122 ℃开始计时，消解40 min，自然冷却。若消解管在消解过程中出现管口或管塞破裂，应重新取样分析。每个消解管中分别加入0.5 mL 盐酸溶液，盖塞混匀。使用10 mm 石英比色皿，在紫外分光光度计上，以水作参比，分别于波长220 nm和275 nm 处测量其吸光度，绘制校准曲线。不同浓度的总氮标液在紫外分光光度计上绘制标准曲线见表1。

表1 不同浓度总氮标液

以总氮质量为横坐标，校正吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得公式：

1.3.2 测量水样（图1）水样中含氮量＞10.0 mg/L 时，应减少取样量并加水稀释至5.0 mL。

图1 测量水样流程图

1.3.3 与行标对比本方法与行标最大的区别有两个方面：（1）总氮消解器代替了高压蒸汽灭菌锅；（2）取样体积、加入试剂的体积减少。

2 结果与讨论

2.1 准确度与精密度讨论

将本方法与行标、哈希总氮方法进行对比，以总氮标准样品和本单位处理污水作为测量对象[2]。总氮标准样品使用中科睿谱标准物质（RM）BW104035-1000-50，标准物质编号21051006，本单位处理污水选取蒸氨废水、生活污水、事故池废水、二沉池废水、生化出水作为测定对象进行实验，见表2、表3。不同实验室对比实验见表4。

表2 标准物质测定值的准确度和精密度对比实验

表3 焦化废水不同方法测定值对比实验

表4 焦化废水不同实验室测定值对比实验

通过以上实验数据表明，使用紫外分光光度计+消解器相结合的方式测总氮，与行标、哈希总氮做对比，无论是准确度还是精密度均符合标准要求。

2.2 经济效率分析

使用哈希仪器设备测总氮需购买哈希DR900 便携测定仪+哈希DRB200 消解器，前期投入成本约2 万元，后续购买哈希总氮试剂包约25 元/套，成本较高，大大提高了污水处理的检测成本。使用行业标准HJ 636—2012《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》测总氮，需购买紫外分光光度计+高压蒸汽灭菌锅设备，其中高压蒸汽灭菌锅属于压力容器，对实验室操作环境及人员素质都有较高的要求，且安全系数降低，操作过程繁琐。