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紫外分光光度法测定水体中总氮影响因素分析

2019.5.08

碱性过硫酸钾―紫外分光光度法测定水体中总氮影响因素分析

  总氮是指水体中所有含氮化合物中的氮含量,是反映水体所受污染程度和富营养化程度的重要指标之一,水体中含氮量的增加将导致水体质量下降,使其中的浮游生物和藻类大量繁殖而消耗水中的溶解氧,从而加速湖池水体的富营养化和水体质量恶化,而污水厂的出水最终都将排入湖。河,因此准确测定废水中总氮量十分重要。水体中的总氮检测方法包括紫外分光光度法。气相分子吸收光谱法。离子色谱法。微波消解―电极法。高温氧化―化学光法。光催化氧化―分光光度法等。在实际测定过程中受试剂质量。器皿。消解时间。实验室环境等因素的影响,空白值太高(文献中规定空白吸光度值应低于0.03),标准曲线相关系数r达不到0.999以上要求,长期困扰着水质分析工作者。而且废水中含有悬浮物比较多,直接影响测定结果准确度。下面通过一系列的对比实验,系统地检查可能对检测结果产生影响的因素,使检测结果更为准确。符合要求。 
  1、紫外分光光度法方法原理。主要仪器和试剂 
  在60℃以上的水溶液中,过硫酸钾分解,生成氢离子和氧。加入氢氧化钠用以中和氢离子,使过硫酸钾分解完全。在120-124℃的碱性介质条件下,用过硫酸钾作氧化剂,不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐,同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。而后,用紫外分光光度法分别与波长220nm与275nm处测定其吸光度,按A=A220-2A275计算硝酸盐氮的吸光度值,从而计算总氮的含量。 
  (1)UV2400紫外/可见分光光度计,上海舜宇恒平科学仪器有限公司。 
  (2)手提式压力蒸气消毒器,北京市永光明医疗仪器厂。 
  (3)Rios5-Milli-Q纯水仪。 
  (4)TD4-2离心机。 
  (5)25ml具塞玻璃磨口比色管。 
  (6)10mm石英比色皿。 
  (7)(1+9)盐酸。 
  (8)碱性过硫酸钾溶液。分别称取40g过硫酸钾(K2S2O8)和15g氢氧化钠(NaOH)置两烧杯中,溶于水,待NaOH溶液冷却至室温,将两容液混合定容至1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶内。 
  2、结果与讨论 
  2.1 碱性过硫酸钾的影响 
  2.1.1 区分试剂与仪器问题 
  样品分析时,出现吸光度>1的不正常现象,我们是这样排除仪器故障的,用硝酸盐氮标准溶液配制标准曲线,不加任何试剂,直接在220nm和275nm处测定吸光度,能绘制出标准线,则排除仪器问题,必定是试剂出了问题,必须更换试剂。 
  2.1.2 过硫酸钾试剂本身的影响 
  过硫酸钾试剂本身在测试波段区有强吸收值,且与浓度成正相关,相关系数达0.9999。文献[3]较早就提出了较高浓度的过硫酸钾在220nm处有吸收,文献[4][5]又提出在275nm处也有较大吸光度,按文献[1][2]所配的过硫酸钾在显色时的最高浓度也只有8(g/L),所以没有必要对过硫酸钾浓度高于8(g/L)的进行研究,而且硫酸钾在高于60℃以上就开始分解,在120℃~124℃高压30min以上这种情况下可分解完全,因此没有必要对太高浓度的过硫酸钾进行研究,现只对2.0(g/L)以下的进行实验,结果如表1。 
  结果表明,过硫酸钾在220nm有强吸收,在275nm吸收虽然比较少,但随着浓度的增加而增加,而且在220nm吸光度值与浓度的相关系数为R=0.9999,补偿后A(A220nm-2A275nm)值与浓度的相关系数为R=0.9999,如果过硫酸钾分解不完全,无论对空白还是对样品的分析结果影响都很大。 
  2.2 降低空白值, 
  2.2.1 碱性过硫酸钾存放时间对空白的影响 
  碱性过硫酸钾的存放有的认为不要超过一周,有的认为1个月内都可以用,有的认为最好3天使用,有必要进行实验。在配制的当天开始每隔一天做三个空白取均值,做到第31天,结果如表2 
  结果表明,碱性过硫酸钾配制好后在11天内,空白值都可以达到要求,11天后空白值就会超过0.03,规定7天内使用,可以延长到11天以内,一定程度上减少配试剂的工作量。同时做了环境标准样品1.97±0.014(mg/L)标准溶液,11天内,6次检测结果都会满足要求。 
  2.3 消解。悬浮物的影响 
  消解:冬季气压低,消解时间需要适当延长5-10min。当需要人工冷却时,也必须延长消解时间(热水蒸汽中加热大于0.5h),才能使消解完全。 
  国标中明确规定,在测定悬浮物较多的水样时,要求取氧化后的上清液进行紫外分析,笔者认为有必要进行离心,获得上清液。为此,进行了离心对比实验,离心后的上清液进行测定,实验结果表明,标准样品本来就不含悬浮物,所以结果一致,但污水厂进水中悬浮物含量较高,高温消解后比色管中有絮状沉淀物产生,加入(1+9)盐酸定容摇匀后,絮状沉淀物便消失不见,其实仍有肉眼未能发现的颗粒物存在,导致275nm的吸光值增大,使测定结果偏低。 
  综上所述,过硫酸钾在本法中的影响是很大的,尽量采购正规厂家的试剂,在购得试剂无法满足实验需求时可用重结晶法,配制过程要避免使过硫酸钾局部受热分解,配好的试剂在满足实验要求情况下不要频繁配制。实验用水与高压条件只要正确按照实验方法去做都能满足分析要求,无需刻意追求。含有较多悬浮物的样品建议采用离心后取上清液测试。 

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