碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定市政污泥中总氮

杨 涛，印 成，万巧玲，柏 雪

（国家城市供水水质监测网重庆监测站，重庆 400060）

随着城市现代化的发展和人民生活水平的不断提高，城市污水处理厂大量建设，污泥的产量越来越大[1]，这些污泥含有丰富的有机物，可用来作为肥料以实现资源化利用，其中城市污水处理厂中污泥总氮包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机铵盐及有机含氮化合物[2]，是用来评价污泥肥料的重要指标[3]，因而检测污泥总氮具有重要意义。

三峡库区地处长江上游，既是长江经济带的重要组成部分，又是西部大开发战略的桥头堡，因此对库区生态环境的要求很高，同时三峡库区农业面源污染，企业高浓度有机废水和未经处理的城市生活污水大量排放，严重影响长江中下游地区的用水安全。本文探讨采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法检测三峡库区市政污泥中总氮，对保护和改善库区生态环境具有重要作用，实验结果表明，该方法准确可靠、灵敏度好，相比于陈大勇等[4]用H2O2与H2SO4消解污泥后进行总氮检测，此方法不需要在电热板上加热至微沸和判断溶液颜色变化，操作更加简便，因此该方法适用于三峡库区市政污泥总氮的分析要求。

1 实验部分

1.1 仪器和设备

紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司TU-1950；立式压力蒸汽灭菌锅:江阴滨江医疗设备有限公司LS-35HG；天平:感量0.0001g；玻璃器皿:用盐酸溶液 (1+9)浸泡，清洗后再用无氨水冲洗数次；尼龙筛:80～100目；玛瑙研钵。

1.2 试剂和材料

无氨水：在1000mL蒸馏水中，加入0.10mL硫酸，并在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50mL馏出液，然后将馏出液收集在带有密封玻璃塞的玻璃瓶中。

硫酸 (H2SO4):ρ=1.84g/mL，分析纯。

盐酸 (HCl):ρ=1.19g/mL，分析纯。

碱性过硫酸钾溶液:称取40g过硫酸钾(K2S2O4)，另称取15g氢氧化钠，溶于无氨水中，稀释至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶内，最长可贮存一周。

盐酸 (1+9)：量取10mL盐酸溶于90mL无氨水中混匀。

硝酸盐氮标准溶液（ρ=500.0mg/L）：购买自中国计量科学研究研究有证标准溶液，标准溶液编号GSB 05-1144-2000，批号：102118。

1.3 样品采集

应采集具有代表性的污泥样品，将湿污泥样品平铺于瓷托盘上，用玻璃棒等压散，除去泥样中石子和动植物残体等异物，混匀备用。

干污泥样品除去石子和动植物残体等异物后，用四分法缩分至获得所需样品，用玛瑙研钵研磨至样品全部通过尼龙筛，混匀备用。

1.4 分析步骤

1）样品及空白试液的制备

准确称取0.1～0.2g试样于250mL具塞三角瓶中，加入100mL无氨水、50mL碱性过硫酸钾溶液混匀，塞紧磨口塞，用布及绳等扎紧瓶塞，以防弹出，将三角瓶置于医用手提蒸汽灭菌器中加热，使压力表指针到1.1～1.4kg/cm2，此时温度达120～124℃，保持此温度1h后，停止加热。待压力表指针降至零后，开阀放气，移去外盖，取出三角瓶并冷至室温。

将消解样品过滤并移入250mL容量瓶中，并用无氨水充分淋洗三角瓶和漏斗，一并移入容量瓶中，加盐酸10mL，用无氨水稀释定容，混匀静置。另用100mL无氨水代替试样制备全程序空白试液。

2）校准曲线

取一组25mL具塞比色管中，分别加入硝酸盐氮标准使用液0mL、0.10mL、0.30mL、0.50mL、0.70mL、 1.00mL、 3.00mL、 5.00mL、 7.00mL、10.00mL，加无氨水稀释至10mL，加入5mL碱性过硫酸钾溶液塞紧磨口塞，用布及绳等扎紧瓶塞，以防弹出。按步骤（1）进行操作。

3）测定

在紫外分光光度计上，以无氨水做参比，用10mm石英比色皿分别测定空白试液、校准曲线和样品试液的吸光度并绘制校准曲线。在校准曲线上查得试液中相应的总氮的浓度。

2 结果与讨论

2.1 校准曲线绘制

在一定时间间隔连续绘制三条工作曲线，曲线相关系数均大于0.9990，线性良好，其结果如表1所示。

表1 污泥总氮工作曲线

2.2 方法检出限和测定下限

空白试验中有目标物质检出，根据HJ 168-2010[5]的有关规定，按照样品分析的全部步骤，重复7次空白试验，将各测定结果换算成样品中的浓度，计算出方法检出限及方法测定下限，见表2。由表2可知，本次方法所测定的方法检出限为0.0088mg/L，方法测定下限为0.04 mg/L。

表2 方法检出限及测定下限（n=7）

2.3 精密度

对两个不同的三峡库区市政污泥中总氮进行精密度测定，精密度检测结果为2.92%≤RSD≤4.23%，见表3。

2.4 加标回收

对三峡库区市政污泥样品进行加标测试，在消解液中加入标准物质，加入量为200.0μg，加标回收率测定结果为92.2%～104%，见表4。

实验过程中过硫酸钾应选择纯度高的正规厂家产品，甚至是进口产品，否则样品空白值很高且不稳定，影响检测结果；同时在配制碱性过硫酸钾时应严格控制温度小于60℃，防止过硫酸钾分解失效，最好是过硫酸钾和氢氧化钠分开配制，冷却后再混合均匀使用，防止氢氧化钠溶解时放出热量使溶液温度过高而部分失效。磨口锥形瓶在压力蒸汽锅内升温阶段由于受热不均容易炸裂，可适当添加几颗玻珠放入锥形瓶内，保证锥形瓶受热均匀。

表3 精密度测定结果

表4 实际样品加标回收率测定结果

消解时间应严格控制在60min以上。本文通过不同的消解时间检测同一市政污泥样品，从实验结果可以得出：消解时间从30min到70mn过程中，检测结果逐渐增加，超过60min后样品检测结果基本稳定（见表5），这是因为污泥中氮含量高，充足的消解时间能使氮消解完全，所以消解时间应控制在60min。同时消解完全后等压力降至于外界相同时再打开压力蒸汽锅盖，这样有利于过硫酸钾消解完全。

表5 消解时间对结果的影响

3 结论

采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定三峡库区市政污泥中的总氮，其中工作曲线的相关系数大于0.9990，加标回收率在92.2%～104%，精密度检测结果为2.92%～4.23%，完全满足三峡库区市政污泥总氮的检测要求，同时该方法具有灵敏度高、检测结果精密度好、准确可靠、操作简便等优点，因此笔者认为该方法可以作为本地区市政污泥总氮检测的标准方法。