废水中氨氮测定实验方法的研究

向德余，李 平

（东莞市大成环境检测有限公司，广东 东莞 523122）

废水中氨氮测定实验方法的研究

向德余，李 平

（东莞市大成环境检测有限公司，广东 东莞 523122）

电极测定废水中氨氮具有操作简便、分析周期短、检测范围广等优点，省去了絮凝沉淀或过滤等操作，因此在废水检测中得到广泛应用。本文对氨气敏电极法实验的原理及样品测定进行了分析。

氨气敏电极法；废水检测；氨氮

随着印染工业的迅速发展，排入环境的废水越来越多。水中氨氮的来源主要是生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物、某些工业废水及农田排水。水体中的氨氮高可引起水体中富营养化现象，对鱼类及某些水生生物产生毒害作用，甚至引起一系列环境问题。因此，氨氮的含量是判断水体污染程度的一个重要标志。实验室常用的氨氮测定方法有纳氏试剂法、水杨酸一次氯酸盐光度法及滴定法，这3种方法分析废水时要对样品进行预处理，比较费时。氨气敏电极法已被广泛应用于水质自动站氨氮在线测定，但在实验室很少使用，此方法不受色度、浊度及悬浮物的影响，无需对样品进行预处理，而且具有操作简便、线性范围宽等优点。因此，将此方法用于实验室水中氨氮含量的测定具有重要的意义。本文采用氨气敏电极法测定废水中的氨氮，标准溶液进行校准后进行样品测试，得到样品中氨氮的含量。

1 实验部分

1.1 实验原理

氨气敏电极为一复合电极，以pH玻璃电极为指示电极，银一氯化银电极为参比电极。此电极置于盛有0.1 mol/L氯化铵内充液的塑料套管中，并装有气敏膜。当水样中加入离子强度调节液将pH提高到11以上，使铵盐转化为氨，生成的氨由于扩散作用通过气敏膜（水和其他离子则不能通过），氨气进入内充液后，有如下平衡：

氨气的产生使反应向右移动，结果内充液的pH值随氨的进入而增高，由pH玻璃电极测得其变化，在恒定的离子强度、温度、性质及电极参数下测得的电动势与水样中氨浓度符合能斯特方程。由此可从测得样品的电位值，确定样品中氨氮的含量。仪器读数模式有两种，一种为使用离子计，此方式仪表显示的数值即为样品中氨氮的浓度，另一种为使用mV计，通过绘制校准曲线，确定未知样品的浓度。

1.2 主要仪器及设备

美国?thermo高性能氨气敏电极9512HPBNWP；Star系列的pH/离子测量仪。

1.3 试剂

离子强度调节剂（ISA），型号：951211，ISA用于含N浓度高于1.0 μg/mL的样品；离子强度调节剂（ISA），型号：951011，低浓度ISA用于含N浓度低于1μg/mL的样品；电极填充液，951209；以上试剂为thermo公司专用试剂。

蒸馏水或去离子水（无氨水）；氨氮标准贮备液：c（NH3－N）＝1.00 mg/mL；氨氮标准使用液：氨氮的质量浓度分别为0.01、0.1、1、10、20、50、80、100 μg/mL；氨标准液：质量浓度为1 μg/mL；氨电极储存液，由100 mL 1μg/mL的氨标准液和1 mL低浓度ISA配制而成（951011）。

1.4 电极的准备

（1）可以使用组装的外电极或新的气敏膜组装新电极（组装时轻轻敲打电极，赶走气泡）。新电极经过了干放，在组装之前，必须将内电极浸泡在填充液中至少2 h，在填充液中浸泡过夜可得到最佳效果。

（2）使用前15 min将氨电极浸入氨电极储存液中。电极储存液由100 mL 1 μg/mL的氨标准液和1 mL低浓度ISA配制而成（951011）。

（3）电极的储存。测量间期：将电极储存在电极储存液中；日常储存（过夜和1周以内）：将电极储存在电极填充液中（951209）；长期储存（超过1周）：分解电极，用蒸馏水冲洗电极的各个组件。放干后将电极重新组装好，不要加填充液，也不要安装气敏膜。在电极使用前，根据电极的准备部分重新组装电极。

1.5 实验步骤

实验步骤：①电极的准备处理；②将电极连接到仪表上；③电极斜率的检查。

电极在浓度差10倍的两个溶液中的电位差被定义为电极斜率，该值是检查电极性能的最佳途径。

1.5.1 电极斜率的检查样品中氨氮的质量浓度高于1 μg/mL

（1）取100 mL蒸馏水到150 mL烧杯中，测定高浓度样品时加入2 mL离子强度调节剂（951211），充分搅拌，并将仪表转换到mV模式。

（2）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放入步骤1所配制的溶液中，同时要避免气泡附着在气敏膜。如果气敏膜上附着气泡，请轻轻敲击电极。

（3）选择1 000 μg/mL的氨氮标准液，移取1 mL加入到烧杯中，充分搅拌，等待电极读数稳定后，记录mV值。

（4）移取10 mL相同标准液加入到同一烧杯中，充分搅拌，等待电极读数稳定后，记录mV值。

（5）当溶液温度在20～25 ℃时，电极斜率应在－54～60 mV，斜率在此范围内方可进行校准和样品测量。如果斜率不在此范围，需寻找原因进行故障排除。

在测定低浓度样品（即样品的氨氮浓度低于1μg/mL）进行电极斜率检查时，将步骤1中2 mL离子强度调节剂（951211）改为1 mL低离子浓度ISA（951011），步骤3中选择标准溶液的浓度由1 000 μg/mL氨氮标准液改为100 μg/mL或10 μg/mL的氨氮标准液，其余步骤均相同。

1.5.2 校准与样品测量（样品浓度需介于标准溶液浓度之间）

校准和样品测量（使用离子计）高浓度样品的校准步骤如下（样品中氨氮质量浓度高于1 μg/mL）。

（1）取100 mL低浓度的标准液于150 mL烧杯，加2 mL离子强度调节剂（951011），充分搅拌。

（2）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放入烧杯中，等待读数稳定，参照仪表操作手册将显示调整到标准液的浓度值。

（3）取100 mL高浓度的标准液于另一个150 mL烧杯中，加入2 mL离子强度调节剂（951211），充分搅拌。

（4）用蒸馏水冲洗电极，晾干并放入烧杯中，等待读数稳定，参照仪表操作手册将显示调整到标准液的浓度值。

（5）采用多点校准，可重复（3）～（4）步骤。

（6）记录电极斜率。当溶液温度在20～25 ℃时，电极斜率应该在－54～60 mV之间。

（7）取100 mL样品于150 mL烧杯中，加人2 mL离子强度调剂（951211），充分搅拌。

（8）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放人烧杯中，等到读数稳定，仪表所显示的数值即为样品的浓度。

低浓度校准步骤与高浓度校准基本相同，不同的是低质量浓度样品测量采用1.0、0.1、0.01 μg/mL 3个标准液进行校准，加入的是低浓度ISA（951O11），校准液与ISA的体积比由高浓度样品的50∶1改为100∶1，即100 mL校准液加入1 mL低浓度ISA（951011）。

1.5.3 校准和样品测量（使用mV计）

使用mV计的步骤与使用离子计基本相同，不同的是使用mV计模式时，采用标准溶液进行校准时，需记录标液的浓度和仪器显示的mV值，之后以测量所得标准液的电位为线性坐标，标准液浓度为对数坐标绘制校准曲线。根据绘制的校准曲线和未知样品测定的mV值，确定未知样品的浓度。

2 样品测定

取某厂污水处理装置进口水样Sample 1、总排口Sample 2和出口水样Sample 3进行测定。

2.1 标准溶液及ISA的选择

样品中氨氮浓度不同，进行测试时选择的标准溶液和ISA不同，对于高浓度样品Sample 1与Sample 2，选择的标准溶液质量浓度为1、20、50、80、100 μg／mL，标准液和样品分别取样100 mL，之后加人2 mL离子强度调节剂（951211），对于Sample 3进行校准的标准溶液分别为0.01、0.1、1 μg/mL氨氮标准液，标准液和样品分别取50 mL，之后加入0.5 mL低离子浓度ISA（951011）。

2.2 加标回收实验

氨气敏电极法测定水样进行了加标回收实验，结果见表1，可以看出Sample 1和Sample 2加标回收率分别为96.2%和93.1%，Sample 3的回收率要低一些，为87.5%。

表1 加标回收率试验

2.3 对照试验

将氨气敏电极法与纳氏试剂光度法进行对照试验，结果见2，可以看出Sample 1、Sample 2和Sample 3的相对误差为－0.26%、4.98%、－5.95%，两种方法基本吻合。而电极法不需要前处理，在各种有色浑浊等废水中显示出其优越性。

表2 电极法和纳氏试剂比色法结果比较

由结果可以看出，氨气敏电极用于废水中氨氮的测定准确度及精密度良好，与纳氏试剂光度法测定结果基本吻合。在同等条件下，相对于高浓度的样品，低浓度样品的准确度和精密度要低一些，重复性和稳定性差一些，这可能是由于低浓度响应时间长（需要几分钟，当浓度低于0.1 μg/mL，电极稳定时间需要5 min以上），氨气逸散造成的，因此，在测量时确保标准溶液和样品的密封性，并尽量使用表面积与容积小的烧杯，以避免氨气逸散造成损失。

3 结束语

综上所述，氨气敏电极测定污水中的氨氮，操作简单，无须对样品进行预处理，省去了絮凝沉淀或过滤等操作，节约了分析时间，适合于实验室大批量废水中氨氮含量的测定，尤其对于高浓度废水更具有优越性。

1 王朝明.谈氨氮测定时应注意的几点问题［J］.长春大学学报，2007（02）

2 陈彩霞.氨氮测定中水样预处理方法的改进［J］.海南师范学院学报（自然科学版），2006（03）

In Waste Water Ammonia Nitrogen Determination Experimental Technique Research

Xiang Deyu, Li Ping

In the electrode determination waste water the ammonia nitrogen has the operation to be simple, the analysis cycle is short,detection range broad and so on merits, has omitted operations and so on flocculent precipitate or filtration, therefore obtains the widespread application in the waste water examination. This article determined to the ammonia gas electrode law experiment’s principle and the sample the good analysis.

ammonia gas electrode law; waste water examination; ammonia nitrogen

X830.2

A

1000－8136（2011）03－0028－02