气相分子吸收光谱法测定废水中氨氮和硫化物研究

乔茜茜　雷静　廖爽　吕警

摘 要：应用气相分子吸收光谱法测定废水中氨氮和硫化物含量，结果表明所提方法的标准曲线、检出限、精密度及准确度均符合监测规范要求，分析结果可靠。在实样测试中，所提方法具有较强的适用性，且样品测试中不受水样颜色和浑浊物的影响，监测速度非常快，精密度较高，加标回收率可以达到93.8%～99.9%。

关键词：氨氮;硫化物;氨氮除亚氮;气相分子吸收光谱仪

中图分类号：O657.3;X832 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）34-0-03

Research on Determination of the Ammonia Nitrogen and Sulfide in

Wastewater by Gas Phase Molecular Absorption Spectrometry

QIAO Qianqian LEI Jing LIAO Shuang LYU Jing

（1.Xinjiang Changyuan Water Science Research Institute Co.， Ltd.， Urumqi Xinjiang 830000;

2.Quality and safety testing center of Urumqi Agricultural Products， Urumqi Xinjiang 830000）

Abstract： In this paper， gas phase molecular absorption spectrometry was used to determine ammonia nitrogen and sulfide in wastewater. The results show that the standard curve， detection limit， precision and accuracy of the method are conform to the requirements of the monitoring specification， and the analysis results are reliable. In the real sample test， the method has strong applicability， and it is not affected by the color and turbidity of water samples in the sample test. The whole monitoring speed is very fast， the precision is high， and the recovery rate of standard addition can reach 93.8%～99.9%.

Keywords： ammonia nitrogen;sulfide;ammonia nitrogen removal nitrous;gas phase molecular absorption spectrometer

随着我国制药、化工等行业的快速发展，产生了大量含硫含氮废水。此类废水具有硫、氮污染物的双重危害，排入水体后不仅会产生大量含硫、含氮污染物，还会消耗大量溶解氧，造成水体黑臭[1]。另外，废水中生成的氨还会在一定条件下转化成具有毒性的亚硝酸盐，如果进入人体内将会与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，导致人体缺氧，造成极为严重的危害[2]。因此，快速准确地监测出废水中的硫化物、氨氮尤为重要。国家标准中测定废水中氨氮、硫化物分别采用纳氏试剂分光光度法和亚甲基蓝分光光度法[3]。纳氏试剂法需要使用有毒的汞盐，亚甲基蓝法灵敏度低，操作步骤烦琐，且这两种方法均受水样颜色和浊度的影响，增加了检测难度，降低了准确度。

气相分子吸收光谱法作为一种新的分析技术，应用于废水氨氮、硫化物的测定，可以在2 min内完成取样与结果分析的整个流程。整个监测速度快，并可自动进样，适合大批量样品检测，且抗干扰性强，省略了蒸馏、氮吹等步骤，不受水样颜色和浑浊物的影响，特别适用于污水检测。通过本次实验研究，建立了气相分子吸收光谱法测定废水中氨氮和硫化物研究方法。

1 材料

1.1 仪器

AJ-3700气相分子吸收光谱仪;AS-510/900型自动进样器（上海安杰环保科技股份有限公司），配有自动稀释功能。

1.2 主要试剂

氨氮标准物质（GSB04-2832-2011）购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，质量浓度为1 000 μg/mL;

硫化物标准物质（GSB07-2733-2011）购于标准样品研究所，质量浓度为100 mg/L;氨氮标准样品（GSB07-3164-2014）购于生态环境部标准样品研究所;硫化物标准样品（BW0691）购于北京海岸鸿蒙标准物质技术有限公司。

实验用水为新制备的电导率不超过0.7 μS/cm的去离子水;氨氮和硫化物載流液所用试剂为盐酸（优级纯）和无水乙醇（分析纯）;氨氮氧化剂所用试剂为溴酸钾、溴化钾和氢氧化钠（分析纯）。所用载气为空气。

2 方法依据与原理

2.1 方法依据

对氨氮和硫化物含量的测定分别按照《水质 氨氮的测定 气相分子吸收光谱法》（HJ/T 195—2005）[4]和《水质 硫化物的测定 气相分子吸收光谱法》（HJ/T 200—2005）[5]进行。

2.2 方法原理

2.2.1 氨氮方法原理。水样在2%～3%酸性介质中，加入无水乙醇煮沸可除去亚硝酸盐等干扰物质。样品加入次溴酸盐氧化剂，通过氧化系统被快速氧化为亚硝酸盐氮，然后加入稀盐酸及乙醇催化剂，使亚硝酸盐瞬间分解成NO2气体，在214.7 nm处测得该气体的吸光度与氨氮的浓度符合比尔定律。

2.2.2 硫化物方法原理。水样加入稀盐酸溶液，使硫化物瞬间生成H2S气体，在200 nm处测得该气体的吸光度与硫化物的浓度符合比尔定律。

3 仪器程序优化

根据氨氮测定的方法原理，氨氮样品測定前需向样品内添加适量的乙醇并煮沸，促使亚硝酸盐向NO2气体转化，除去水中含有的亚硝酸盐带来的干扰。AJ-3700型号气相分子吸收光谱仪新开发了氨氮除亚氮的程序，可直接进行上机测试，除去水样中含有的亚硝酸盐带来的干扰。现设计对比试验：某污水处理厂进口水样采用上机设置氨氮测试法，实测质量浓度值为40.8 mg/L;采用添加适量的乙醇并煮沸+上机设置氨氮测试法，实测质量浓度值为39.6 mg/L;采用上机设置氨氮除亚氮测试法，实测质量浓度值为39.6 mg/L。结果表明：上机设置氨氮除亚氮程序可消除干扰，减少了样品前处理时间，具有较强的抗干扰能力，满足污水测定氨氮的要求。

4 结果与讨论

4.1 标准曲线

取氨氮标准物质（质量浓度为1 000 μg/mL）1 mL，用去离子水稀释至500 mL，准确配制成2.000 mg/L的氨氮标准溶液;用氢氧化钠溶液调节去离子水，保证水溶液pH值在11～12，用此溶液稀释1 mL硫化物标准物质（质量浓度为100 mg/L）至50 mL，准确配制成2.00 mg/L的硫化物标准溶液;分别设置仪器程序将标准溶液自动稀释为0.000 mg/L、0.100 mg/L、0.200 mg/L、0.500 mg/L、1.000 mg/L、2.000 mg/L的氨氮和硫化物标准系列溶液，得出回归方程和相关系数。氨氮的回归方程为y=0.119 204x+0.001 086，相关系数r=0.999 9;硫化物的回归方程为y=0.091 700x-0.001 355，相关系数r=0.999 8。

4.2 检出限

《水质 氨氮的测定 气相分子吸收光谱法》（HJ/T 195—2005）[4]中氨氮的方法检出限为0.020 mg/L，《水质 硫化物的测定 气相分子吸收光谱法》（HJ/T 200—2005）[5]

中硫化物的方法检出限为0.005 mg/L。本次实验准确配制氨氮标准溶液质量浓度为0.060 mg/L，硫化物标准溶液质量浓度为0.025 mg/L，测得氨氮检出限为0.006 mg/L，测定下限为0.024 mg/L;硫化物检出限为0.001 mg/L，测定下限为0.004 mg/L，测定结果均满足标准要求。

4.3 精密度试验

分别配制质量浓度为0.100 mg/L、0.200 mg/L、0.500 mg/L的氨氮和硫化物标准溶液，连续进样6次并进行分析，计算其测定值的相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD），作为方法精密度测试，结果如表1所示。

由表1可知，气相分子吸收光谱法测定氨氮和硫化物具有较好的精密度，符合污水监测规范要求。

4.4 准确度试验

对氨氮标准样品（GSB07-3164-2014）进行准确度测试，样品质量浓度保证值为（0.904±0.042）mg/L，测定结果值为0.902 mg/L，相对误差为-0.22%;对硫化物标准样品（BW0691）进行准确度测试，样品浓度保证值为（1±5%）4.750 mg/L，测定结果值为4.600 mg/L，相对误差为3.16%。结果表明，氨氮标准样品和硫化物标准样品的测定结果均符合标准样品标准值范围，具有较好的准确度。

4.5 样品实测

采用本方法分别对某一生活污水处理厂进口和出口处的2份水样进行实测，以确定本方法的适用性。检测结果见表2和表3。表2为污水处理厂进、出口样品氨氮和硫化物浓度检测结果，表3为加标后污水处理厂进、出口样品氨氮和硫化物浓度检测结果及样品加标回收率。

实验结果表明，该方法在测定废水中氨氮和硫化物含量方面适用性较强，精密度较高，加标回收率在93.8%～99.9%。

5 结语

气相分子吸收光谱法在测定废水中氨氮和硫化物浓度方面具有较强的适用性，其方法的标准曲线、检出限、精密度及准确度均符合监测规范要求，分析结果可靠。AJ-3700型号气相分子吸收光谱仪新开发了氨氮除亚氮的程序，可直接上机测试，减少了样品前处理时间，具有较强的抗干扰能力，满足污水测定氨氮的要求。在实样测试中，该方法在测定废水中氨氮和硫化物含量方面适用性较强，不受水样颜色和浑浊物的影响，精密度较高，加标回收率可以保持在 93.8%～99.9%。

参考文献：

[1]刘春爽，李甲国，闫来洪，等.废水中硫化物、硝酸盐和氨氮生物同步去除及其机理[J].化工学报，2015（2）：779-784.

[2]张阳，陈小军.气相分子吸收光谱法测定水中氨氮研究进展[J].绿色科技，2020（24）：78-80.

[3]国家环境保护总局.水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法：HJ 535—2009[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

[4]国家环境保护总局.水质氨氮的测定气相分子吸收光谱法：HJ/T 195—2005[S].北京：中国环境出版社，2006.

[5]国家环境保护总局.水质 硫化物的测定 气象分子吸收光谱：HJ/T 200—2005[S].北京：中国环境出版社，1996.