水中总氮分析的方法

张清云,赵文豪,刘建勇

(潍坊弘润石化科技有限公司，山东 潍坊 261061)

总氮是衡量水体水质的重要指标之一(地表水环境质量标准GB3838-2002)，也是无水处理工艺运行的重要控制参数(城镇污水厂污染物排放标准GB18918-2002)。目前测定水中氮含量的方法共有三种检测方法：(1)分别测定有机氮和无机氮化合物(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)后加和；(2)将所有形态的含氮化合物还原为氨(铵)氮，再测定氨(铵)态氮含量——蒸馏滴定法或纳氏比色法；(3)将所有的形态的含氮化合物氧化为硝酸盐，再测定硝酸盐氮含量--碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)，适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水中总氮的测定。

下面就对碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)分析方法进行阐述。

1 工作原理

在120～124℃下，碱性过硫酸钾溶液使样品中的含氮化合物的氮转化为硝酸盐氮，采用紫外分光光度法于波长220nm和275nm处，分别测定吸光度A220和A275，计算校准吸光度值，总氮和校准吸光度值成正比。

2 实验部分

主要仪器设备和试剂

(1)分析设备：上海仪电L8双光路紫外可见分光光度计 。

(2)消解装置：立式压力灭菌器。

(3)试剂：优级纯KNO3，高纯水。

3 标准样品和水样处理[1]

标准样品处理：取6支25mL的具塞磨口玻璃比色管，分别量取硝酸钾标准使用液0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 mL于具塞刻度管中，其对应的总氮(N)含量分别为0，5.0，10.0，20.0，30.0，40.0μg,加水稀释至10mL，再加入5.00mL 碱性过硫酸钾溶液，将具塞磨口玻璃比色管的盖塞紧(可用方便袋封口，用线扎紧)，置于高压灭菌器中加热，待压力升至1.1～1.4kg/cm2,相应温度120～124℃时，保持30min后停止加热。待灭菌器压力表读数降至零后，取出自然放冷，上下颠倒混匀2～3次。

向上述消解液分别中加入1.0mL盐酸溶液溶液混，用水稀释到25mL刻度线，混匀。使用光程10mm石英比色皿，在紫外分光光度计上，以高纯水调零，分别在波长220nm和275nm处测定标样吸光度。待测水样处理：用测试水样10mL取代标样，其它步骤同标样处理，同时做空白。4操作步骤：

(1)开机预热30min。

(2)预热完成后点击"光度测量"键，进入光度测量界面，设定波长220nm，调节吸光度0.000A和透光率100%T。

(3)比色皿配对：在220nm波长下，把高纯水装入10mm的石英比色皿，将一个比色皿放入前部比色皿架中，按调零键，将透射比调至100%，取出，将另一石英比色皿放入前部比色皿架中，测量其它各皿的投射比，其差值在0.5%范围内认为可以配对使用。

(4)点击右上角“Menu”键返回主界面(该仪器操作界面为触摸屏，点击每个功能键后需要一定反应时间，不可连续多次重复点击)。

(5)多波长测量：点击"多波长测量"键，进入多波长测定界面；将前两个波长分别填为220.0和275.0nm。

(6)仪器调零：将高纯水倒入两个10mm石英比色皿中，分别放在前后两个比色架中，点击调零。

(7)标准样品测试：将空白样品倒入一个10mm石英比色皿中，放在后部比色架中，分别把0、5.0，10.0，20.0，30.0，40.0μg标准样品依次放入前部比色架中，点击测试，分别测出各标样在220nm和275nm处的吸光度。

(8) 计算校正吸光度：Excel表格上设置公式计算校正吸光度， A=A220-2*A275 ，见表1。

表1 设置公式计算校正吸光度

(9)标准曲线绘制：在Excel文件上，建立以总氮含量(mg/L)为横坐标，以校正吸光度为纵坐标的校正曲线，同时得到浓度与吸光度的函数关系,见图1，y=kx+b,R2>0.999。记录斜率k=0.0107和截距b=0.0064。

(10)在实验室lims管理系统中建立计算公式。当待测水样测试后，分析人员只需要在lims系统中输入220.0nm和275.0nm波长处测量的吸光度和取水样体积VmL,即可得到水样中总氮的含量(mg/L)。

(11)数据报告：分析结果小于1.00mg/L时，保留到小数点后两位；大于等于1.00mg/L时，保留三位有效数字。

图1 浓度与吸光度的函数关系曲线

5 分析注意事项

(1)水样使用前要充分混匀，若水样混浊需过滤。

(2)消解时间：标准方法中规定灭菌时间为30min，但是在实际操作过程中发现，灭菌时间60min时转化成硝酸盐的效果更好。

(3)过硫酸钾纯化处理：国产试剂纯度往往不够，直接使用造成空白偏高，应提纯后使用，纯化后，保证检测空白吸光度值应低于0.030。

(4)比色皿选择不当也能造成不可预测的误差。水中总氮分析比色皿必须选择石英比色皿，石英比色皿透光范围从0.12～4.5μm(120～4500nm)，广泛的谱段范围内没有吸收峰，玻璃比色皿只有0.4～4μm(400～4000nm),并且有许多吸收峰。玻璃比色皿和石英比色皿的判断：玻璃比色皿口沿处有“G”，石英比色皿口沿处有“Q”。或用仪器法比较，比色皿内不放置任何样品，以空气为介质，波长设置250nm，调零。将比色皿放置在样品道，吸光值小于0.07abs的是石英的，反之是玻璃的。

(5)比色皿洗涤不干净会造成很大实验误差，因此在使用比色皿前要对比色皿进行配对检查。在220nm波长下，把高纯水装入10mm的石英比色皿，将一个比色皿放入前部比色皿架中，按调零键，将透射比调至100%，取出，将另一石英比色皿放入前部比色皿架中，测量其它各皿的投射比，其差值在0.5%范围内认为可以配对使用。

(6)比色管：比色管刻度必须校准，保证比色管上刻度准确。比色管的盖子必须是磨塞玻璃盖或聚四氟内丝盖子，以防对样品造成污染。灭菌前必须将盖子塞严，必要室用塑料纸缠绕细绳系紧，防止在灭菌过程中漏液。

(7)实验环境必须保证无氨。

6 设备日常使用注意事项

(1)在使用仪器时，首先需要预热，预热时间三十分钟以上。

(2)不要把盛有显色液的容器，放在仪器表面上，以免外壳被腐蚀。如有液体溅到外壳上，应立即用抹布擦拭干净。

(3)擦拭比色皿时，垂直擦拭，不可无规律乱擦。

(4)比色皿倒样：用显色后的待测水样润洗2至3次，液面位于比色皿2/3处，用擦镜纸将比色皿外部擦拭干净，无水迹，拿取、放置比色皿时应捏住比色皿的毛玻璃门面，不能触摸透光面)合上盖子。

(5)比色皿清洗：将比色皿中的废液倒入废液桶，然后用自来水冲洗2～3次，再用蒸馏水冲洗2-3次，用擦镜纸擦拭干净后放归原盒。如果比色皿脏了，可以用1∶1盐酸浸泡30min后用自来水和高纯水冲洗干净后保存。也可以用乙醇、洗洁精、高纯水=1∶8∶1的清洗液喷到透光面两侧又软棉棒轻轻擦拭，不要用硬物接触和碰撞透光面。然后用高纯水冲洗干净后，用眼镜布擦拭。

(6)分析测试完毕，必须立即将比色皿从仪器中取出。

(7)长时间不用时应用防尘罩盖住仪器。

(8)仪器清理：清理前应先断电，只清理仪器外部；清理显示屏时不能用湿布擦洗，要用无尘棉蘸取无水乙醇轻轻擦拭干净。擦干净后不能立即打开仪器，要等乙醇完全挥发后打开仪器。