基于纳氏试剂比色法的印染行业污水氨氮测定与优化

杨 鸣

（山西省运城生态环境监测中心，山西 运城 044000）

0 引言

氨氮化合物是印染行业污水中的主要污染物之一，其含量过高则将对周边环境产生较为严重的污染。为有效抑制印染行业污水中氨氮化合物的污染，其首要工作则是准确测定污水中的氨氮[1]。当前在这项测试工作中，因纳氏试剂比色法具有分析速度快、灵敏度高和操作简单等优点，为检测机构广泛采用[2-3]。但这种方法在实际应用过程中，也难免受到各种主客观因素的影响而带来一定的误差[4]。对此，即需要对这种测定方法作进一步的研究与优化。

1 实验材料与仪器

主要针对某印染厂的废水进行研究，在研究过程中，所需的实验试剂包括氯化铵、浓硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、酒石酸钾、氯化汞、硫酸锌和碘化钾。以上实验药品纯度均为分析纯，且均采购自北京化工厂。

在以上药品准备就绪后，进行纳氏试剂的配制，配制方法如下：

1）在烧杯中称取一定量的去离子水，并加入少量氯化汞，不断进行加热搅拌，以配置氯化汞的饱和溶液；

2）另取一个反应容器，在其中加入适量的碘化钾和氢氧化钾，并加水溶解；

3）将已配制完成的氯化汞饱和溶液缓慢添加至碘化钾-氢氧化钾混合溶液中，并搅拌均匀，此时容器内将发生化学反应形成红色的碘化汞钾；

4）在反应完成后的混合物中加入氢氧化钾溶液，以100 mL 为标准进行稀释，达到标准溶液后混匀，将其保存于聚乙烯材质的试剂瓶中储存备用。

本次实验所使用的仪器如表1 所示。

2 主要实验流程

2.1 标准溶液配制

在标准溶液配制环节中，首先使用分析天平称取一定量的氯化铵，将其放置于烧杯中，加入适量的除氨水（由蒸馏水与硫酸按照一定比例配制而成）后充分混匀，定容至100 mL，得到铵根离子质量浓度为10 mg/L 的标准溶液。在此基础上，分别取5.00、2.50、1.00、0.50、0.25 mL 的标准溶液，并引入蒸馏水作为空白对照组，将上述溶液分别放入6 个规格均为25 mL的比色管中，并向比色管内分别加入一定量的纳氏试剂和无氨水，再加入适量氢氧化钠溶液将比色管内溶液的pH 值调节至10，使用去离子水定容，由此得到6 个不同质量浓度梯度的标准液，分别为0.00、0.10、0.20、0.40、1.00、2.00 μg/L。

在得到以上6 种不同浓度梯度的标准液后，应用紫外可见风光光度计在波长420 nm 的位置，以蒸馏水为参比，对吸光度进行检测，得到标准曲线如图1所示。

图1 标准曲线图

根据此标准曲线计算得知，该标准曲线的方程为y=2.302 8x-0.001 0，相关系数R2达到了0.999 9，据此可知，该标准曲线具有相对较优的线性相关系数，能够确保本次实验的精准度。

2.2 实验方法

在确定本次建立的实验方法准确性符合要求后，取适量的待测水样放于器皿中，向其中添加适量的硫酸锌溶液和氢氧化钠溶液，待混合液的pH 值达到10后充分混匀，待混合液反应完成后，使用无氨水润湿绿滤纸，再使用滤纸对反应完成后的混合液进行过滤。而后取适量滤液，依次加入少量酒石酸钾和纳氏试剂混匀，定容至25 mL 后，应用紫外可见风光光度计在波长420 nm 的位置，以蒸馏水为参比，对吸光度进行检测，以得到校正的吸光度。最后根据公式（1），从校准曲线上直接获得氨氮的质量，并计算氨氮质量浓度：

式中：M 为氨氮质量，μg；V 为水样体积，mL；在该计算式中，乘以1000 的主要作用则是将单位转换为μg/L。根据该计算式代入已知数据即可求得最终的氨氮浓度，单位为μg/L。

3 实验结果与讨论

在实验测试中，针对某水样的测定，引入第三方专业机构的测定结果1.00 μg/mL 作为参照，而后从以下几个方面着手，探究不同因素对实验结果的影响。

3.1 pH 对氨氮质量浓度测定的影响

对水样进行五等分，并加入适量的硫酸溶液和氢氧化钠溶液对pH 值进行调整，分别控制pH 值为7、8、9、10、11，对氨氮质量浓度进行测定，得到测定结果如图2 所示。

图2 不同pH 值下的氨氮质量浓度测定结果

据此可知，随着pH 的增大，氨氮质量浓度先升后降，其主要原因是pH 较低时铵根水解受到抑制，而pH 较高时铵根又容易与氢氧根反应而溢出。相对而言，当pH 为10 时，测定结果与标准数据最为接近，因此pH=10 为最为合理的pH 值。

3.2 试剂显色时间对氨氮质量浓度测定的影响

分别设置试剂显色时间为5、10、20、30、40 min，对氨氮质量浓度进行测定，得到测定结果如图3 所示。

图3 不同显色时间下的氨氮质量浓度测定结果

据此可知，当显色时间为10 min 时，水样的氨氮质量浓度与测定的标准值最为接近，因此最为合理的显色时间为10 min。

3.3 分析纳氏试剂用量对氨氮质量浓度测定的影响

本环节分别设置纳氏试剂的用量为0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mg/L，对氨氮质量浓度进行测定，测定结果如图4 所示。

图4 不同纳氏试剂用量下的氨氮质量浓度测定结果

据此可知，当纳氏试剂用量为1.00 mL 时，氨氮含量的测定值与标准数据最为接近，因此确定纳氏试剂的最优用量为1.0 mL。

基于以上实验结果，确定本次氨氮质量浓度的测定实验中，反应体系的pH 为10，显色时间为10 min，且纳氏试剂的用量为1.0 mL，以此为最优参数组合，对其应用效果做进一步测试，得到测试结果如表2所示。

表2 实际测试结果

根据表2 中的数据可知，本次实验方法在实际的印染污水氨氮质量浓度检测中，其各项指标均较为优异，表明其具有较高的精密度。特别是在相对标准偏差这项关键指标上，其均在4.40%以下，与传统化学法的普遍9%左右相比具有一定优势，表明该方法在测定精度方面有所改善[5]。

4 结语

整体来看，在本次研究中，选取pH、试剂显色时间、纳氏试剂用量3 个因素作为研究对象，设计条件实验，根据实验结果确定其最佳取值范围。实验结果显示，pH、试剂显色时间、纳氏试剂用量的最佳取值分别为10、10 min、1.0 mL。将该组参数作为标准溶液配制依据，与传统标准溶液测定方法相比，本文实验方法较为可靠，氨氮测定结果精密度更高。预计该方法在今后的实验工作中也将具有一定的应用价值。