基于紫外分光光度法的水质总氮测定中的影响因素研究

李斐斐

0 前言

21 世纪以来，工业的发展迅速的向着一个新的台阶迈进，而与此同时，一些生活中的污水以及在工业生产中的一些含氮的废水就排入了河流等水体当中，造成水体总氮含量超标[1]，这导致水中微生物的生长和水质的恶化。而氮在水体中的含量是影响水体生产力的一个限制因素，因此总氮是衡量水质的一个重要指标，对其测定能够有效地了解水质状况。

1 实验方法

1.1 试剂

使用的试剂为过硫酸钾（GR）（国药集团化学试剂有限公司），某天津厂家和某广州厂家的过硫酸钾（GR），氢氧化钠（AR），盐酸（AR），硝酸钾（AR）。

硝酸钾标准储备溶液（0.100 mg/mL）：称取0.7 218 g 的硝酸钾，放置于烘箱中干燥3小时，干燥温度设定为105-110°C，将其充分溶解，用1 000 mL 的容量瓶定容稀释。

硝酸钾标准溶液（0.010 mg/mL）：用水将储备溶液稀释10 倍。

新鲜蒸馏水、无氨水：自制。

碱性过硫酸钾溶液[2]：称取4 g 过硫酸钾和1.5 g 氢氧化钠，溶解后，用100 ml 容量瓶定容稀释，存放于聚乙烯试剂瓶中。

盐酸溶液：体积比1∶9 的稀盐酸溶液。

1.2 仪器

双光束紫外可见分光光度计（北京通用分析仪器有限公司），型号：TU-1810；压力锅（郑州长城科技贸易有限公司）；25 mL 玻璃色度计管，带塞子，移液器。

1.3 水样的测定

标准曲线的绘制：

取0.010 mg/mL 的硝酸钾标准溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、7.00 mL、1.00 mL 分别加入六个25 mL 比色管中，并用无氨水稀释至10.00 mL。再分别加入5 mL 碱性过硫酸钾溶液，塞紧塞子。

将比色管放入压力锅中加热，待温度达到120-124℃时，记录时间并保持30-75 min。待压力锅冷却后打开阀门放气，取出比色管冷却0.5-2.0 小时至室温。

将1 mL 盐酸溶液（体积比1∶9）用无氨水稀释至25 mL 后混合均匀。

用移液器吸取各标准溶液移入1 cm 石英比色皿中，放入紫外分光光度计中，在220 nm 和275 nm 条件下，以无氨水和盐酸溶液（体积比为1∶9）为空白对照，确定水样的吸光度。

取适量的水样，按照上述步骤进行同样操作，利用标准曲线确定待测水样中总氮含量。

2 结果与讨论

2.1 无氨水的影响

结果表明，有必要在不影响总氮测量的实验室条件下制备不含氨的水。按照GB/T11894-1989 要求的方法制备的无氨水丢弃前500 mL 和后500 mL 蒸馏水[3]，以满足该方法中使用的水要求。应使用中级蒸馏水，否则，空白值将过大（空白吸光度大于0.040）。

2.2 过硫酸钾试剂纯度的影响

使用符合实验要求的化学试剂是确保分析和测量结果的可靠性和准确性的基本要求。实验结果表明，不同制造商生产的过硫酸钾的空白吸光度值与测量结果有所不同（表1）。在此实验中，使用天津厂家和广州厂家的过硫酸钾进行实验，所得标准曲线的相关系数均未达到0.999。而使用国药集团化学试剂有限公司提供的过硫酸钾进行实验，所得标准曲线的相关系数可达0.9 995。这是由于来自不同制造商的试剂纯度不一致，导致空白吸光度值不同。该方法的关键是控制空白的吸光度值，使其不超过0.040，否则，将严重影响测量结果。

表1 不同厂家生产的过硫酸钾对总氮测定的影响

表2 碱性过硫酸钾溶液存放时间对空白吸光度及测定结果的影响

2.3 碱性过硫酸钾溶液存放时间的影响

在室温下，将03208 标准样品用5%碱性过硫酸钾消化1、2、3、5 和7 天（表2），03208 总氮标准样品的真实值为（1.16±0.15）mg/L。用碱性过硫酸钾消化1、2 和3 天后，测量结果为1.18、1.13 和1.06 mg/L，尚在可接受的范围内，用碱性过硫酸钾溶液消化5 天和7 天后的相对测量误差达到15%和20%，超出了可接受的范围。因碱性过硫酸钾具有氧化性，为避免其氧化，应添加还原剂如硫和磷。另外，过硫酸钾吸收水分容易释放氧气，应注意其保存环境的干燥。碱性过硫酸钾溶液在约15℃条件下不能使用超过6 天[4]，建议存放时间最多不超过3 天，否则空白吸光度和相对误差会随着储存时间的增加而增加。原因是过硫酸钾常温条件下可缓慢分解，溶液pH 值较高时分解速度更快。

3 结论

用过硫酸钾分解-紫外分光光度法来对水中总氮含量进行测定的方法具有试剂少，操作简单，装置广泛使用等优点。但是，也存在一些因素会对总氮测定结果影响，例如试剂纯度，碱性过硫酸钾溶液的储存时间，消化时间和冷却时间。实验中使用的纯净水和过硫酸钾的纯度对空白吸光度有很大的影响。碱性过硫酸钾溶液的制备和储存时间是测量方法中的重要步骤。实验结果表明，测量的相对误差和空白吸光度也受到消解时间和冷却时间的影响。严格控制消化时间和冷却放置时间是获得准确测量结果的重要保证，建议存放时间不超过三天。