纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮的研究

陈志强

(辽宁省抚顺生态环境监测中心，辽宁 抚顺113006)

氨氮是水质监测的一项重要指标。目前现行测定氨氮的环境标准有气相分子吸收光谱法、纳氏试剂分光光度法、水杨酸分光光度法和蒸馏- 中和滴定法。其中，由于纳氏试剂分光光度法操作简单、准确度和灵敏度高等特点，其在环境监测领域应用最为广泛[1]。水样中可能含有悬浮物、色度、金属离子、硫化物和有机物等干扰物质，在纳氏试剂分光光度法测定氨氮的过程中，为了消除这些干扰，采用絮凝沉淀法或者蒸馏法对水样进行预处理。絮凝沉淀法常用于较清洁，成份不复杂水样，但在实际应用中，如果絮凝沉淀的pH 值调整不合适，在纳氏试剂显色过程中，水样会出现浑浊而不能上机比色[2]，所以，对于未知水样而言，采用蒸馏法对水样进行预处理，能够更好的去除各种干扰物质，并且纳氏试剂显色不容易出现问题。

采用蒸馏法预处理水样时，使用硼酸溶液作为吸收液，预处理水样须加入一定量的氢氧化钠溶液调节到中性[3]，才能进行纳氏试剂显色，但在实际工作中，由于硼酸吸收液的影响，预处理水样调节到中性后，显色上机，水样实测结果偏低。目前，国内多数研究是通过调整预处理水样的pH 值来降低硼酸吸收液对氨氮测定的影响。潘本锋等[4]的研究表明，预处理水样pH 值应达到9.56 以上, 才能保证测定结果的准确性。但在实际工作，预处理水样pH 值达到9.56 以上，需要加入大量的氢氧化钠溶液，并且pH 值不容易调整，操作繁琐，增加了工作量。所以本文在现行纳氏试剂分光光度法环境标准[3]的基础上，简化操作，不对预处理水样的pH 值进行调整，对硼酸吸收液浓度进行调整，研究探讨其对氨氮测定的影响。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

紫外可见分光光度计(UV-2450，日本岛津)、智能一体化蒸馏仪(STEHDB-106-3，济南盛泰)。 无氨水、氯化铵(优级纯，天津光复)、硼酸(分析纯，天津光复)、轻质氧化镁(分析纯，天津光复)、溴百里酚蓝指示剂(0.5 g/L)[3]、氢氧化钠溶液(1mol/L)、盐酸溶液(1mol/L)、纳氏试剂(碘化汞- 碘化钾- 氢氧化钠)[3]。

1.2 水样预处理

将50 mL 硼酸吸收液移入到250 mL 容量瓶内，确保冷凝管出口在硼酸吸收液液面之下。用量筒分取250 mL 水样(如氨氮含量高，可适当少取，加水至250 mL)移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂，必要时，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调整pH至6.0(指示剂呈黄色)～7.4(指示剂呈蓝色)之间，加入 0.25 g轻质氧化镁，连接好管路。加热蒸馏，使馏出液速率约10 mL/min，待馏出液达200 mL 时，停止蒸馏，定容到250 mL。

1.3 校准曲线的绘制和预处理水样的测定

取一定量的10 mg/L 氨氮标准溶液，分别加入到8 个50 mL 比色管中，之后定容到50 mL，加入纳氏试剂1.0 mL，摇匀。放置10min 后，在波长420nm 处，用20mm 比色皿，以水作参比，测量吸光度。以氨氮浓度为0、0.10、0.20、0.40、0.80、1.20、1.60 和2.00 mg/L 的标准系列为横坐标，空白校正后的吸光度为纵坐标，绘制校准曲线。

取预处理水样50 mL(若水样中氨氮浓度超过2 mg/L，可适当少取水样，定容到50 mL)于50 mL 比色管中，按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。

2 结果与讨论

2.1 硼酸吸收液浓度的选择

本实验模拟蒸馏法预处理水样，配制成含有1 mg/L 氨氮的不同浓度硼酸吸收液，显色上机测定其吸光度，探讨不同浓度硼酸吸收液对氨氮测定的影响。首先配制成0～40 g/L 的硼酸吸收液，然后分别取10 mL 不同浓度的硼酸吸收液于50 mL 比色管中，之后取5 mL 氨氮标准溶液(10 mg/L)，加入到比色管中，加入纳氏试剂1.0 mL，摇匀，显色10 min，上机比色。实验结果见表1，从表中我们可以看出，随着硼酸吸收液浓度的降低，吸光度逐渐升高，当浓度为10～0 g/L 时，吸光度基本趋于稳定，说明此浓度的硼酸吸收液对氨氮测定基本无影响。考虑到硼酸吸收液配制过程中的误差和吸光度的稳定性，本实验选择硼酸吸收液的浓度为5 g/L。

表1 硼酸吸收液浓度对氨氮测定的影响

2.2 硼酸吸收液吸收效率的研究

从上文可以看出，当硼酸吸收液为5 g/L 时，可以直接取样显色上机测定氨氮，但相对于纳氏试剂分光光度法的现行环境标准[3]而言(硼酸吸收液为20 mg/L)，降低硼酸吸收液的浓度，在蒸馏预处理水样时，高浓度样品中的氨氮是否会被5 g/L 的吸收液完全吸收，还未可知，所以本文对硼酸吸收液的吸收效率做了以下实验。首先配制成不同浓度的氨氮溶液，之后分别取250 mL 不同浓度的氨氮溶液按照上文水样预处理的步骤进行蒸馏预处理，其它步骤与水样的测定相同。实验结果见表2，从表2 中我们可以看出，不同浓度的氨氮溶液，经过蒸馏预处理后，回收率在99.2%～103%之间，回收率都非常好，即使氨氮浓度高达2000 mg/L。所以5 g/L 的硼酸吸收液完全满足实际高浓度氨氮样品的吸收测定。

表2 硼酸吸收液(5g/L)对高浓度样品的吸收效率

2.3 实际水样的测定

对4 种不同浓度的水样进行加标回收实验，每个水样平行测定5 次，计算4 种水样的加标回收率和加标前后样品的相对标准偏差，结果见表3，加标回收率都在95%～105%之间，并且加标前后样品的相对标准偏差＜5% 。

表3 实际水样的测定结果

3 结论

本文水样预处理方法为蒸馏法，蒸馏法完全可以消除金属离子对氨氮测定的干扰，所以省略了酒石酸钾钠的加入；降低了硼酸吸收液的浓度，消除硼酸吸收液对氨氮测定的影响，使分析过程中不必对预处理水样进行繁琐的pH 值调整，可直接取样进行比色测定。本方法操作简单，并且具有很好的加标回收率和精密度。