纳氏试剂比色法测定污水中氨氮的条件分析及优化

任学韬

（苏伊士环境检测技术（上海）有限公司北京分公司，北京 100176）

氨氮作为污水的重要组成部分，其含量对水体影响较大。如果水体氨氮含量过高，便会威胁人体健康，同时会对周围环境造成一定污染。为了保护人体健康，对环境进行有效监测，设计一种高精度氨氮测定方法，成为当前重点研究内容。目前应用的氨氮测定方法存在操作复杂、精度较低等问题。为了弥补以往测定方法存在的不足，本文引入一种纳氏试剂比色法作为研究工具，设计新的试验方法，并对该方法应用效果加以分析，重点探究氨氮测定条件的优化内容。

1 试验设计

1.1 试验仪器

一是数显恒温电热套，型号为KDM-A；二是全玻璃蒸馏器；三是双光束紫外分光光度计，型号为UV1901；四是试验室pH计，型号为PHSJ-5；五是优普超纯水制造系统，型号为ULUP-I；六是电子天平，型号为BSA124S。本试验使用的玻璃器皿放入浓度为10%的王水中浸泡，持续24 h后润洗备用。其中，润洗试剂为无氨水。

1.2 试剂与配制

实验室直接使用的试剂有氯化铵（NHCl）、浓硫酸（HSO）、氢氧化钾（KOH）、氢氧化钠（NaOH）、酒石酸钾（CHOK）、氯化汞（HgCl）、硫酸锌（ZnSO）和碘化钾（KI）。

1.2.1 纳氏试剂配制

取10 mL无氨水放入烧杯中，而后向烧杯中加入HgCl（用量2.5 g），摇匀形成HgCl饱和溶液。为了提高溶解速度，采取加热处理。取5 mL水放入反应器皿中，向其中加入KI，用量为5.0 g。取50 mL水放入反应器皿中，向其中加入KOH，用量为15.0 g。接下来，向配制好的KI溶液中添加HgCl，搅拌均匀，形成化合物KHgI，该物质呈朱红色，而后向溶液中添加KOH，以100 mL作为标准稀释。达到标准溶液要求后摇匀，静置一段时间后等待试验使用。

1.2.2 无氨水配制

制备超纯水时，选取的材料为优普超纯水，型号为ULUP，该纯水的电阻率为0.51 MΩ·cm。向水中添加适量浓硫酸，使得pH低于2，而后采用蒸馏法加以处理，同时收集馏出液。为了保证该试剂的配制能够满足试验需求，对配制好的无氨水进行检验。

本试验使用的试剂均从成都麦卡希化工有限公司采购，其中，除氯化铵等级为优级纯，其他使用的试剂等级为分析纯。

1.2.3 标准溶液配制

利用电子天平称取氯化铵0.315 g（要求该物质在温度100 ℃环境下持续干燥3 h），将其放置在容量50 mL的烧杯中。向烧杯中加入除氨水，用量为10 mL。摇匀后，将溶液转移至容量瓶中，量程为100 mL，定容摇匀。其中，NH离子在溶液中的含量为1 000 mg/L。从配制好的溶液中取10 mL，将其放入容量瓶（规格1 000 mL）中，再次定容摇匀。其中，NH离子在溶液中的含量发生变化，为10 mg/L。

接下来，根据试验需求，取不同量的标准溶液（5.00 mL、2.50 mL、1.00 mL、0.50 mL、0.25 mL、0.00 mL）分别盛放在6个比色管中，容量均为25 mL。首先分别向标准溶液中添加酒石酸钾溶液，用量为1.0 mL，摇匀后加入纳氏试剂，用量为1.0 mL。再次摇匀后向溶液中添加无氨水，使得比色管中的溶液达到20 mL。而后采用pH调节方法，使其达到10，再选取除氨水作为定容试剂，对比色管中的溶液进行定容。按照此方法制备的标准溶液浓度分别为2.00 μg/mL、1.00 μg/mL、0.40 μg/mL、0.20 μg/mL、0.10 μg/mL和 0.00 μg/mL。

1.3 试验方法

取100 mL待测水样放入器皿中，而后向其中添加1 mL硫酸锌溶液（浓度100 g/L），摇匀后添加NaOH（浓度30%），调整溶液pH至10。接下来，摇匀器皿中的溶液，等待溶液中的试剂完全反应。利用无氨水将滤纸润湿，将其作为溶液过滤工具。取5 mL滤液，向其中添加1.0 mL酒石酸钾溶液，摇匀后添加1.0 mL纳氏试剂，再次摇匀后定容。其中，定容试剂为除氨试剂，待器皿中的溶液达到25 mL时停止添加。与此同时，做好空白试验。

2 试验结果分析

2.1 不同因素对试验结果的影响

2.1.1 pH

pH因素影响下，水样中氨氮含量测定结果如表1所示。试验结果显示，不同pH水样的氨氮含量存在一定差异。其中，水样pH为10时，氨氮含量与理论数值最为贴近。

表1 不同pH下氨氮含量测定结果

2.1.2 试剂显色时间

设定不同的试剂显色时间，测定水样氨氮含量，结果如表2所示。当显色时间为10 min时，水样氨氮含量为0.98 μg/mL，该数值与1.0 mg/L最为相近。所以，最佳显色时间为10 min。

表2 不同显色时间下氨氮含量测定结果

2.1.3 纳氏试剂用量

利用分光光度计对水样吸光度进行测定，而后计算水样氨氮含量，结果如表3所示。当纳氏试剂用量为1.0 mL时，氨氮含量为0.99 μg/mL，该数值与1.0 mg/L最为相近。因此，纳氏试剂最佳用量为1.0 mL。

表3 不同纳氏试剂用量下氨氮含量测定结果

2.2 污水中氨氮测定的精密度

按照试验方法配制6份水样，分别统计其氨氮测定的精密度，结果如表4所示。水样氨氮测定结果的相对标准偏差（）均不大于8.40%，精密度较高。与以往方法相比，该测定方法在测定精度方面有所改善。

表4 精密度试验结果

2.3 加标回收率试验

取两份水样，分别采取不同方法加以处理。第一份水样加入1 mL铵标准溶液（浓度10 mg/L），按照本文试验方法对水样进行前处理。第二份水样按照一般程序展开试验。加标回收率试验结果如表5所示。本文试验方法得到的氨氮测定值发生较大改变，与本底值相差较多。当本底值超过0.24 μg/mL时，加标测定值先增加，后变小，加标回收率的变化规律亦是如此。其中，加标回收率介于97.4%～107.4%。然而，第二份水样采取一般程序进行试验，标准溶液回收率介于53.1%～67.4%。与本文试验方法相比，以往标准溶液测定方法的精度偏低，导致氨氮测定结果与实际值相差较多。

表5 加标回收率试验结果

3 结论

本文选取pH、试剂显色时间、纳氏试剂用量3个因素作为研究对象，设计条件试验，根据试验结果确定其最佳取值范围。试验结果显示，pH、试剂显色时间、纳氏试剂用量的最佳取值分别为10、10 min、1.0 mL。将该组参数作为标准溶液配制依据，与传统标准溶液测定方法相比，本文试验方法较为可靠，氨氮测定结果精密度更高。