测定总氮的影响因素探讨

殷丽萍

(云南省环境监测中心站,云南 昆明 650034)

水中总氮项目的测定常采用 GB11894-89《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》。采用这种方法的优点是步骤相对简单,所需试剂较少,要求使用的仪器设备一般实验室都具备。但是该方法对空白值的要求非常严格,其所需试剂中的过硫酸钾、氢氧化钠本身都含有一定量的氮,容易造成实验空白值偏高。要做好总氮的空白值测定,一定要把控好实验室环境条件、实验用水、试剂、玻璃器皿、蒸气灭菌器的压力、消解过程等影响因素。

1 方法原理

在 60℃以上的水溶液中,过硫酸钾分解产生硫酸氢钾和原子态氧,硫酸氢钾在溶液中离解产生氢离子,故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。分解出的溶液中原子态氧在 120～124℃的碱性介质条件下,用过硫酸钾作氧化剂,可以将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮及大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。

2 影响空白值偏高的因素

2.1 实验环境

总氮的分析应在无氨的实验室环境中进行,室内不应含有扬尘、石油类、硝酸及其它的含氮化合物,绝对不能在分析氨氮等氮类项目的实验室中做总氮项目的分析,所使用的试剂、玻璃器皿等也要单独存放,避免交叉污染,影响空白值。

2.2 实验用水

实验过程对水的要求非常严格,普通的蒸馏水往往达不到实验要求。这时需再做二次加工以得到无氨水。在通常情况下,多数实验室采用新烧蒸馏水或去离子水。这也是造成空白值偏高的主要原因。

2.3 试剂的选择、配制、存放

试剂的选择。测定总氮的过程中,过硫酸钾是至关重要的试剂。首先,试剂的纯度关系到空白值的高低、测定结果的准确度。一般分析纯的过硫酸钾,规定的含氮量 <0.0005%,但由于试剂质量存在差异,有些厂家、批次的试剂含氮量常常达不到这个要求,致使空白值偏高。另外,分析纯氢氧化钠的氮化合物含量虽然大大低于过硫酸钾的含氮量,但也要仔细选择。建议使用优级纯或基准试剂,尽量降低试剂中的含氮量,从而降低实验空白值。

试剂的配制。碱性过硫酸钾的配制过程十分重要,掌握不好会影响消解效果,对测定结果产生一定的影响。GB11894—89中关于碱性过硫酸钾的配制,只是简单地将过硫酸钾和氢氧化钠溶于水中,并未作其它要求。过硫酸钾的溶解速度非常慢,若要加快溶解,最好采用水浴加热法,且水浴温度一定要低于 60℃,否则过硫酸钾会分解失效。配制该溶液时,可分别称取过硫酸钾和氢氧化钠,两者分开配制,再混合定容,或者先配制氢氧化钠溶液,待其温度降到室温后再加入过硫酸钾溶解。若二者在一只烧杯中溶于水,应缓慢加水,同时搅拌,防止氢氧化钠放热使溶液温度过高引起局部过硫酸钾失效。碱性过硫酸钾最好现用现配。

试剂的存放。氢氧化钠容易吸收空气中的水分,使用过程中要及时盖好瓶盖,称量时动作要快,防止吸收空气中的水分影响称量的准确度;过硫酸钾应避免与还原性物质、硫、磷等混合存放,而且由于过硫酸钾易吸潮,放出氧气,为防止失效,要将其放在干燥的试剂柜中。

2.4 玻璃器皿的洗涤

所使用的玻璃器皿应先用 (1+9)盐酸浸泡后,再用无氨水或是蒸馏水冲洗数次才能使用,否则也会造成空白值偏高或平行性较差的情况。

2.5 消解温度、压力的控制

对于使用医用手提蒸气灭菌器的实验室,因测定压力为 1.1～1.3kg/cm2,温度为 120℃～124℃,可以安装一个稳压器,将压力控制在该范围,这样就省去了通过人为切断电源控制的麻烦,稳定且省力。使用自动装置蒸气灭菌器的实验室,消解时,达到规定温度压力后应当先放气使压力表指针回零,再次达到规定温度压力后再计时。或者直接打开放气阀加热一段时间,待蒸气灭菌器内的冷空气被彻底赶尽、放出热蒸气后再关闭放气阀消解,并且将消解温度控制在 123℃,这样测定结果最为理想。

2.6 比色时的注意事项

该项目的测定涉及两个波长 (220nm和275nm),有条件的实验室可采用双光路紫外分光光度计,其优点是方便快速、可以避免反复调整波长产生测量误差,皿间误差也能自动修正。如果没有双光路紫外分光光度计,建议在测定完一组样品的同一波长后,再调整到另一波长,统一测定,不要测完一个样品的两个吸光度后再换另一个样品,这样反复调整波长会引起一定的测量误差。

3 减少空白值的对策

(1)选择相对固定和洁净的实验室,最好在无氨的实验室环境中进行总氮测定;

(2)按照检测标准 (方法)和规范要求,配制溶液时,最好使用无氨水;

(3)对于过硫酸钾,尽量选择优级纯试剂或是一些生产规模大、比较规范的生产厂家生产的试剂;

(4)配制碱性过硫酸钾,过硫酸钾和氢氧化钠最好分开配制,溶解过硫酸钾最好采用水浴加热,控制温度在 60℃以下;

(5)玻璃器皿选用 (1+9)盐酸溶液浸泡后(禁止使用硝酸溶液浸泡),用无氨水多次冲洗,凉干后盖好瓶塞放到清洁的柜中;

(6)消解过程中,注意温度、压力的控制,可以适当延长消解时间,温度最好选择在 123℃;

(7)若实验的空白值不够理想,则需要对实验用水及试剂进行检验,以选择出含氮量最低的水和试剂,获得理想的空白值。①水的检验。将所有待选的实验用水分别装入石英比色皿中,分别在220nm和 275nm波长处测其吸光度,按 A220～2A275对吸光度进行修正,以修正后吸光度值最小的水为实验用水。②试剂的检验。将所有待检的过硫酸钾、氢氧化钠按其在实验时消解定容后的溶液中的含量分别配成相应浓度的溶液,以此溶液作为样品,分别测定其氨氮、硝酸盐氮的吸光度,选择其吸光度最低者即可,若有必要,也可进一步计算其氮含量。建议参考《水和废水监测分析方法》第四版中提到的紫外分光光度法,操作会更简便。

[1]国家环境保护局.水和废水监测分析方法 (第四版) [M].北京:中国环境科学出版社,2002.