酚二磺酸分光光度法测定水中硝酸盐氮条件控制研究

张 茜

（山西焦煤汾西矿业集团公司环保处）

在有氧环境下的含氮化合物中，稳定性最高的氮化合物—硝酸盐氮，也是无机化作用下含氮有机物的最终分解产物[1-2]。倘若生活用水中的硝酸盐氮含量超出正常范围，则会导致人体血液内的变性血红蛋白数量增多。含氮亚硝酸盐在氧化作用下可变为硝酸盐，此类物质处于无氧环境中，基于微生物的作用则会转化为致癌物质。所以，在我国的《生活饮用水卫生标准》中，要求硝酸盐氮含量≤20 mg/L，如果超过此标准，则表明水质污染，饮用水不安全。由此可见，提升饮用水中硝酸盐氮的测定准确性显得极为重要。本实验研究对此问题进行探讨。

1 测定方法及原理

测定方法为酚二磺酸分光光度法。在利用这种方法对饮用水中硝酸盐氮实施测定过程中，酚和浓硫酸发生反应促使酚二磺酸产生，基于无水条件下，和硝酸盐作用促使硝基二磺酸酚产生，经由碱性溶液的作用促使黄色化合物产生。将10 mm或者30 mm的比色皿，以标准纯净水为参照物，在410 mm波长处利用分光光度计对其进行吸光度测量，即可确定硝酸盐氮的含量。

2 具体操作方法与测定结果计算

2.1 分析样品收集及存储

在采集完施测水样后，应尽可能在较短的时间内测定完毕。倘若无法尽快测定，则应在其中添加适量的硫酸，以促使水样的pH值小于2，如此一来，可对水中各种微生物的代谢活动加以有效抑制。同时，也应注重将水样置于4℃以下的环境下保存，且应确保可以在24 h之内实施完成具体的测定。

2.2 测定试剂及配制

在这项测定实验中，应用的水样应为无硝酸盐水。倘若实验用水中含有硝酸盐氮，将会使样品测定及空白吸光度测定结果的精准性受到较大影响[3]。所用的试剂及其配制方法如下。

2.2.1 C6H3（OH）（SO3H）2

首先，将25 g苯酚放入容量为500 ml的锥形瓶内，再向其中加入150 ml浓硫酸使其溶解，随后加入75 ml的发烟硫酸，并使其和瓶中溶液充分混合。其次，在瓶口位置插入一个小型漏斗，同时将锥形瓶放在100℃的水中进行加热2 h，使得瓶中液体变为呈淡棕色的粘稠溶液，再将此溶液放入棕色的瓶中，密封存储。

在具体进行上述操作的过程中，需要注意的事项如下：

（1）倘若苯酚具有颜色或者纯度较差问题，则需要实施蒸馏精制。具体而言，应将装有苯酚的容器置于70-80℃左右的水中，进行隔水加热，直到其完全熔化。随后，取适量熔化后的物质放在蒸馏瓶中进行加热，待流出液体变为精制苯酚时，将苯酚装入棕色瓶中在光照较弱、温度较低的环境进行保存。精制苯酚通常为无色结晶，肉眼一般很容易分辨。

（2）实验中应用的发烟硫酸，应含有13%的三氧化硫（SO3）。倘若其中三氧化硫的浓度大于13%，可依照应用剂量，利用浓硫酸对其进行稀释。发烟硫酸的凝固点较低，在具体用于测定时，可优先将其放入40-50℃左右的水中进行隔水加热，促使其熔化。切勿将装有发烟硫酸的玻璃瓶直接放到水浴中，以防导致玻璃瓶破裂。倘若没有发烟硫酸，也可以利用浓硫酸替代，但应注意将其放入水浴中进行6 h的加热以后再使用。在浓硫酸加热完成以后，应格外注意避免其吸收空气中的水分，以导致硫酸遭到稀释，从而对硝基化反应造成影响，致使测定的结果出现偏差[4-5]。

2.2.2 NH3·H2O

要求浓度为：r=0.90 g/ml。

2.2.3 标准硝酸盐氮贮备液

要求浓度为：CN=100 mg/L。首先，将0.721 8 g的KNO3放置在105-110℃的环境中干燥2 h，随后将其放入水中。待其溶化以后，再置入容量为1 000 ml的瓶中进行定容，并添加2 ml三氯甲烷摇匀，以发挥保存剂职能。该溶液的稳定时间至少为六个月。

2.2.4 标准硝酸盐氮使用液

要求浓度为：CN=10.0 mg/L。在蒸发皿中放入50 ml硝酸盐氮标准贮备液，再添加0.1 mol/L的氢氧化钠，直到其pH值达到8，将其在水浴中蒸发至干燥。随后，添加2 ml的C6H3（OH）（S03H）2，利用玻璃棒沿蒸发皿内壁进行研磨搅拌，促使试剂和残渣充分接触。稍作停留后，实施第二次研磨搅拌。二次研磨搅拌后，将蒸发皿静置10 min左右，在其中添加适量的水，再将其装入容量为500 ml的瓶中进行定容。将定容制剂放置在棕色瓶中进行贮存备用，其稳定时间至少为六个月。

应注意的是，上述标准溶液应同时配制2份，以便于检查硝化的完全程度。在配置完成以后，倘若观察到浓度具有偏差，则需要再次吸取标准贮备液进行溶液的制备。

2.3 测定与结果计算

首先，对供试水样和空白水样进行测定，然后，根据测定结果计算硝酸盐氮含量。

在计算硝酸盐氮含量时，分两种情况：

2.3.1 未除去氯离子的水样

计算式为：硝酸盐氮（N，mg/L）=m/v×1 000

式中：m——基于校准曲线中查到的硝酸盐氮量，mg；

v——空白水样体积，L。

2.3.2 氯离子已经去除的水样

计算式为：硝酸盐氮（N，mg/L）=m/v×1 000×（v1+v2）v1

式中：v1——供试水样体积，L；

v2——所添加硫酸银溶液体积，L。

3 实验用水与试剂制备条件控制

3.1 实验用水控制

实验过程中使用的空白水样可对空白值产生直接影响。所以，在具体测定过程中，应严格选用无硝酸盐的空白水样，且应确保各环节均使用相同的无硝酸盐空白水样。通过多次实验表明，通常情况下，蒸馏水的空白吸光度最低为0.015，无硝酸盐水的空白吸光度最低为0.006。

3.2 实验试剂及制备条件控制

（1）在具体进行C6H3（OH）（S03H）2制备时，最佳的选择为使用发烟硫酸。其原因，倘若利用浓硫酸代替，不仅加热的时间较长，而且其吸收空气中水分的可能性也较大，一旦吸收水分便会导致硫酸的浓度下降，从而对硝基化反应造成影响，最终导致测定的结果出现偏差。

（2）在制备硝酸盐标准贮备液时，应注意使用纯度较高的硝酸钾，并将其置于105-110℃环境下进行2 h的干燥以后，再进行具体的溶液配置。究其原因，105-110℃高温处于脱水温度范围，硝基盐需要基于污水条件下和C6H3（OH）（S03H）2发生反应，促使生成硝基二磺酸酚。标准试剂的纯度高低，可对测定结果的准确度产生直接影响。标准试剂的纯度越高，代表其含有的杂质量越小，制备的标准溶液也更精准，测定结果更加符合实际。

（3）在实际测定硝态氮的标准溶液配置等过程中，应格外重视研磨搅拌及水浴加热等操作的严谨性。其原因是此类操作的难度虽然不高，但程度不易掌握，稍有不慎即会导致实验失败。在相关实验中，此类操作属于较为重要的步骤之一，故有关测试人员必须严谨、仔细对待相关实验测定步骤。

4 研究分析结论

通过上述分析，我们可以得出以下结论：

（1）在实验测定过程中，需要严格使用无硝酸盐空白水样。

（2）在测定水质试样过程中，需要将水样的pH值调节至8，并应确保在24 h之内完成实验测定，不宜拖延。

（3）注意确保测试水样的前处理质量，针对不同测试水样应注意采用合适的预处理方式。

（4）应确保水浴锅均匀、稳定的加热，并合理控制时间，重视在配置标准溶液及测定样品时，保证研磨实效性及反应的充分性。

（5）倘若相应吸光度值大于校准曲线的范围，可利用水对显色溶液进行合理的稀释操作，随后再进行吸光度的测量，并应注意在计算时乘以稀释的倍数。

5 结语

随着人们生活水平的日益提高，对饮用水的质量要求也越来越高。对生活用水特别是饮用水来讲，提升水中硝酸盐氮的测定准确性，及时明晰水体的受污染程度，可制定出针对性强、具有较高实效性的治理方案，有助于更好地维护人们的身体健康。基于此，在水质测定实践过程中，需要重视探究快速、简便、有效的水中硝酸盐氮测定手段与方式，并加以推广应用。