全自动定氮仪法测定生活垃圾中的全氮

韩志梅，何俊宝，安建杰

（天津市市容环境工程设计研究所，天津 300201）

全自动定氮仪法测定生活垃圾中的全氮

韩志梅，何俊宝，安建杰

（天津市市容环境工程设计研究所，天津 300201）

采用全自动定氮仪法对测定生活垃圾中全氮进行实验研究，结果表明：实验室内对2个试样分别进行5次平行测定，所得相对标准偏差分别为1.75%、2.43%，平均加标回收率分别为94.03%、94.59%；重复测定11次空白实验，所得方法检出限为0.063 3 mg，测定下限为0.253 2 mg。

生活垃圾；全氮；全自动定氮仪

目前生活垃圾中全氮的测定一般采用CJ/T 103—1999城市生活垃圾全氮的测定半微量开氏法，但由于该法存在操作繁琐、耗时等弊端，为寻求一种可快速、准确地测定生活垃圾中全氮的方法，并为《生活垃圾化学特性通用检测方法》等相关标准的编制和修订提供参考，笔者对定氮仪法测定生活垃圾中的全氮做了相关的实验研究。

1 仪器和试剂

仪器：KjeltecTM 2300型全自动定氮仪（瑞典）、消解炉、全自动定氮仪专用样品管（大试管）及实验室常用玻璃器皿等。

试剂：硫酸（分析纯）、40%氢氧化钠（分析纯）、催化剂（硫酸钾∶硫酸铜∶硒粉=100∶10∶1，分析纯）、0.1%甲基红乙醇溶液（分析纯）、0.1%溴甲酚绿乙醇溶液（分析纯）、1%硼酸（分析纯，1 L硼酸溶液中分别加入0.1%甲基红乙醇溶液7 mL和0.1%溴甲酚绿乙醇溶液10 mL，并调节pH为4.5～5.5）、无水碳酸钠（优级纯）、乙二胺四乙酸二钠（基准试剂）。实验所用水均为重蒸水。

0.1 mol/L HCl标准溶液的配置：吸取8.5 mL浓盐酸（分析纯） 于适量水中，并定容至1 000 mL，摇匀，然后用无水碳酸钠标定。准确称取已干燥过的无水碳酸钠0.020 0 g于锥形瓶中，加入40 mL新煮沸并冷却的水和2滴甲基红-溴甲酚绿指示剂（2份甲基红和3份溴甲酚绿混合溶液），用盐酸滴定至溶液由绿色变为淡紫色，记录消耗盐酸标准溶液的体积，按下式计算盐酸标准溶液的浓度，标定结果需用双份试料取其平均值，同时做空白实验。

式中：c0为盐酸标准溶液的浓度，mol/L；m为称取无水碳酸钠的质量，g；V为试样所消耗盐酸标准溶液的体积，mL；V0为空白试样所消耗盐酸标准溶液的体积，mL；2为中和1 mol无水碳酸钠所需盐酸的摩尔数；106为无水碳酸钠的摩尔质量，g/mol。

本实验所用盐酸标准溶液经标定其浓度为0.117 1 mol/L。

2 测定方法

2.1 测定原理

试样在加入催化剂后，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机化合物经过复杂的高温分解反应，转化为氨态氮，碱化蒸馏出来的氨用硼酸吸收后，以酸标准溶液滴定，计算出生活垃圾全氮含量。

2.2 样品的制备

生活垃圾样品的采集、制备和保存执行CJ/T 313—2009生活垃圾采样和分析方法相关规定。

2.3 测定步骤

2.3.1 样品的消解

称取约0.3 g试样（精确至0.000 1 g），送入干燥的大试管底部，加2 g催化剂，用少量的水湿润样品，加入8 mL浓硫酸，摇匀，管口盖1个弯颈小漏斗，置消解炉上低温加热，待瓶内反应缓和时（约1 h），适当调高温度，使溶液保持沸腾，以酸雾在试管上部1/3处冷凝回流为宜，2 h后再次调高温度，至消解液全部变为灰白稍带绿色后，停止加热并冷却。

2.3.2 氨的蒸馏和滴定

按照全自动定氮仪说明书做好蒸馏、滴定前准备，将消解液全部蒸馏并以盐酸标准溶液滴定。

2.3.3 空白实验

空白实验与试样同步进行，除不加试样外，所用试剂及操作步骤均与试样相同，每批样品做3个空白实验，空白实验所消耗盐酸标准溶液的体积一般不超过0.1 mL。

3 测定条件

3.1 消解温度

由于不同区域的生活垃圾样品物理组成差异较大，垃圾样品成分复杂，具有不均匀性，给样品消解带来困难，而样品消解完全与否，直接影响测定的最终结果。消解过程及现象见表1。

表1 样品消解过程及现象

3.2 硫酸加入量

本实验浓硫酸加入量直接影响样品的消解程度和消解时间。随着经济建设的发展、人民生活水平的提高，生活垃圾物理组成也随之发生变化，有机物含量明显增高，无机物含量显著下降，给样品消解带来一定的困难。一般硫酸加入量为8 mL比较适宜。

4 质量控制和保证

4.1 精密度

实验室内测定2个试样，每个试样分别做5个平行样，结果见表2。

由表2可以看出，样品1和样品2采用全自动定氮仪法测定的相对标准偏差分别为1.75%和2.43%，符合一般分析方法对相对标准偏差（小于5%） 的要求，说明定氮仪法用于测定生活垃圾中的全氮是适宜的、切实可行的。

4.2 加标回收率

在样品中加入一定量的标准物质测定其回收率，这是实验室常用确定准确度的方法，也是实验室内经常采用的一种质量控制手段。进行加标回收率测定时应注意以下几点：①加标物的形态应和待测物的形态相近；②在任何情况下加标量均不大于待测物含量的3倍，加标量应尽量与样品中待测物含量相等或相近，并注意对样品容积的影响；③加标后的测定值不应超出方法测量上限的90%。

表2 精密度测定结果 %

综合考虑上述各因素，本实验采用乙二胺四乙酸二钠（基准试剂）作为标准物质。实验室内测定2个试样，每个试样分别做5个平行样，在0.3 g试样中分别加入1.000 0%乙二胺四乙酸二钠5 mL，同时做3个空白加标回收率实验，测得2个试样平均加标回收率分别为94.03%和94.59%，空白平均加标回收率为91.69%，见表3。

表3 加标回收率测定结果

我国早期对环境样品规定的加标回收率合格限比较严格，一般要求为95%～105%，但由于环境样品机体复杂，浓度差别较大，测定中容易出现超差，故对结果的判断可能有误差，近年来放宽了加标回收率的要求，提出了加标回收率为70%的控制限，在HJ/T 92—2002水污染物排放总量监测技术规范中提出的加标回收率为70%～130%的上、下极端控制限。本方法的测定结果符合化学分析对加标回收率的要求，说明定氮仪法用于测定生活垃圾中的全氮是完全可行的。

4.3 检出限和测定下限

按照样品分析的全过程，重复测定n（n≥7）次空白实验，将测定结果换算为样品中的含量，计算n次平行测定的标准偏差，按照公式MDL=St（n-1，0.99）计算方法检出限。其中MDL为方法检出限，n为样品的平行测定次数，t（n-1，0.99）为自由度n-1、置信度为99%时的t分布（单侧），S为n次平行测定的标准偏差。本实验连续重复测定11次空白实验的t值为2.764，通常以4倍方法的检出限作为测定下限。本方法的检出限为0.063 3 mg，测定下限为0.253 2 mg，见表4。

5 结束语

科学、有效的处置生活垃圾是目前人们普遍关注的问题之一，通过分析生活垃圾中营养元素（全氮）的含量，可为制定生活垃圾处理规划，特别是为制定生活垃圾分类处理对策提供参考。全自动定氮仪法精确、便捷，检出限和测定下限低，在生活垃圾全氮测定方面具有较好的应用价值。

表4 检出限、测定下限测定结果

Determination of Total Nitrogen in Domestic Waste by Fully-automatic Nitrogen Instrument

Han Zhimei,He Junbao,An Jianjie
（Tianjin City Appearance Environmental Engineering Design&Research Institute,Tianjin 300201）

The determination of total nitrogen in domestic waste by fully-automatic nitrogen instrument was researched.The results showed that 5 parallel determination for 2 samples were done in laboratory.The relative standard deviation was 1.75%and 2.43%respectively.The average recovery rate was 94.03%and 94.59%respectively.The detection limit of the method was 0.063 3 mg,and the limit of determination was 0.253 2 mg by repeating blank experiment 11 times.

domestic waste；total nitrogen；fully-automatic nitrogen instrument

X833

A

1005－8206（2012） 01－0029－03

2011-11-16

韩志梅（1964—），工程师，主要从事实验室的监测分析工作。

（责任编辑：郑雯）