过硫酸钾氧化——紫外光度法测定总氮方法的改进

邓泽华

（安徽省蚌埠市环境监测站，安徽 蚌埠 233040）

序言：过硫酸钾氧化紫外光度法测定总氮方法存在的主要问题是：空白吸光度高；K2S2O8-NaOH碱性溶液不稳定，只能使用一周。针对上述问题，笔者做了大量试验，对测定总氮的方法提出了改进意见。

1 实验部分

1.1 仪器

①紫外分光光度计。

②压力蒸汽消毒器（压力为1.1-1.3kg/cm2，相应温度为120-124℃）。

③具塞玻璃磨口比色管。

1.2 试剂

1.2.1 K2S2O8过硫酸钾溶液（5%-m/v）：称取25.0gK2S2O8溶于200ml蒸馏水中，加2ml 1mol/L盐酸，稀释至500ml，可使用半年。

1.2.2 NaOH溶液（5%-m/v）：称取 12.5g NaOH溶于200ml蒸馏水中，稀释至250.0ml，装于聚乙烯瓶。

1.2.3 盐酸（1mol/L）：量取浓盐酸 40.0ml溶于440.0ml蒸馏水（1:11）。

1.2.4 亚砷酸钠溶液（100mg/L）：称取100.0ml亚砷酸钠，溶于适量蒸馏水中，稀释至1000ml容量瓶中，使用前临时配制。

1.3 实验操作

1.3.1 工作曲线的绘制

①在八个50ml比色管中，分别取0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、5.0、7.0、10.0ug/ml总氮标准使用溶液，用蒸馏水稀释至25ml。

②加入2ml5%K2S2O8溶液，1.0ml5%NaOH溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳扎紧管塞，以防蹦出。

③将试管置于压力蒸汽消毒器中，加热40分钟，放气使压力指针回零，乘热加6滴（100mg/l）亚砷酸钠液，并在开水杯中恒温放置5分钟。

④加2.0ml 1mol/L的HCI，冷却后用蒸馏水稀释至50.0ml标线。

⑤在紫外分光光度计上，以蒸馏水作参比，用1cm石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度，用校准的吸光度绘制工作曲线。见表1。

表1 校准曲线的含量及吸光度

1.3.2 水样的测定步骤

取25ml水样（或取适量水样，稀释至25ml）按校准曲线步骤②至⑤操作，然后按校准吸光度（A-A0）计算其总氮浓度。

2 结果与讨论

2.1 K2S2O8-NaOH碱性溶液和K2S2O8-NaOH溶液的稳定性实验

2.1.1 K2S2O8-NaOH碱性溶液不稳定性实验。

常温下，K2S2O8溶液也缓慢地分解

加入NaOH后，OH-与H+结合生成难电离的H2O。因此，加入氢氮化钠后，加速了过硫酸钾的分解。

用新配制的K2S2O8-NaOH碱性溶液，对1.14mg/l的标校做稳定性试验，当天，测试结果准确，误差只有1.8%，第4天浓度降至0.70mg/l，即氧化能力降低了38.5%，10天后，几乎失去了氧化能力。详见表2：

表2 K2S2O8-NaOH碱性溶液稳定性的测定

实际说明K2S2O8-NaOH碱性溶液很不稳定，三天后氧化能力迅速降低。

2.1.2 K2S2O8-HCI溶液的稳定性试验

K2S2O8和NaOH溶液分别配制，并在K2S2O8溶液中加入少量HCI，增加了溶液中H+的浓度，则抑制了K2S2O8的分解。

用K2S2O8-HCI溶液和1.14mg/L国家标样做其稳定性试验，实验表明：从第10天到第60天测定结果无显著性差异，即K2S2O8溶液60天后还有很强的氧化能力，是非常稳定的。

2.2 空白吸光度高的主要原因

将 5%K2S2O81.0ml稀释至 50ml的溶液（K2S2O8溶液20mg/L），以200-275nm扫描测定吸光度发现，S2O82-在220nm的波长上有较高的特征吸收，因此，加热时，K2S2O8没有完全分解是空白吸光度高的重要原因，即是剩余微量的K2S2O8也会引起很高的吸光度。另外K2S2O8不纯也是引起空白吸光度高的一个原因。

2.3 降低空白吸光度的方法

2.3.1 减少K2S2O8和NaOH的用量

标准方法中，K2S2O8原用量是 200mg，NaOH原用量是75mg，改进后K2S2O8、NaOH分别用 100mg和50mg，分别减少 1/2，1/3。

2.3.2 延长消解的时间

标准方法中，原消解时间为30min，为了使K2S2O8充分分解，消解时间40min为宜。当然消解时间更长，会更加降低空白吸光度。

2.3.3 使用二次蒸馏水

配制试剂和实验用水全部用二次蒸馏水效果更佳。

2.3.4 用还原剂亚砷酸钠分解K2S2O8

消解后剩余微量的K2S2O8会影响空白吸光度，加入6滴100mg/l临用前新配制的亚砷酸钠溶液还原微量的K2S2O8。

化学方程式为：

此反应在碱性条件下进行。选用还原剂必须满足三个条件：第一，溶液要无色透明；第二，不含氮元素；第三，在220nm波长上无特征吸收，对 SnCl2、Na2C2O4、抗坏血酸、Na2S2O4和NaAsO2多种浓度不同的还原剂进行了实验，亚砷酸钠有较好的效果。

2.4 测定总氮过程中PH值的变化

在测定TN时，每个环节的PH值是很重要的，特别是加入K2S2O8和NaOH溶液。加热之前，PH值必须在11-13之间，才能有利于K2S2O8的迅速分解。加热40min，PH降至9-11，趁热加入亚砷酸钠，在碱性条件下分解K2S2O8，5min 后，用水冷却。然后加入 2.0mIHCI，且定容至50.0ml时，PH值应小于2。

2.5 改进方法的准确度试验

2.5.1 标准方法与改进方法实验对比

用标准方法和改进方法测定1.14mg/l标样，根据测定浓度的相对误差分析，二者无显著性差异。

2.5.2 测定总氮中NH3-N和NO2-N的转化率

测定总氮时，在加热条件下，K2S2O8的氧化作用，使NH3-N和NO2-N转化为NO3-N，以NH3-N和NO2-N标准溶液做水样测定转化率，其结果转化率分别是98.04%和100.4%，这说明此方法不仅氧化NH3-N和NO2-N为NO3-N有很高的转化率，同时，也有很高的准确度。

2.5.3 标准方法和改进方法加标回收率测定

各取25.0ml地表水样，分别做水样TN加标平行样测定，在地表水中分别加入TN50.0ug按标准方法和改进方法测定总氮的加标回收率，两种方法的加标回收率分别是100.94%和99.52%。

3 结论

3.1 碱性过酸钾溶液，分别配制成K2S2O8-HCI溶液和NaOH溶液，克服了其不稳定的缺点，至少可使用半年。

3.2 S2O82-在220nm波长处有较高的特征吸收，这是测TN空白吸光度高的重要原因，加长消解时间到40min，用二次蒸馏水，降低K2S2O8和NaOH的用量，用低浓度亚砷酸钠溶液还原消解后剩余的微量K2S2O8，可使空白吸光度降低。

3.3 改进方法对NH3-N和NO2-N有很高的转化率，对比试验证明有较高的回收率和准确度，满足监测方法的需要。

[1]董纪珍，宋莹，李建坡，丁致英.测定总氮时影响空白吸光值的因素[J];光谱实验室;2006年04期。