分光光度法測定總氮的探究與改進(jìn)

引言

隨著工業(yè)化的加快，大量的生活污水、農(nóng)田廢水和含氮工業(yè)廢水排人水體中，使水體中有機(jī)氮和無機(jī)氮化合物含量增加,生物和微生物類大量繁殖,消耗水中溶解氧,造成浮游植物繁殖旺盛,最終出現(xiàn)水質(zhì)富營養(yǎng)化”。水質(zhì)富營養(yǎng)化對生態(tài)及人居環(huán)境造成巨大威脅。分光光度法測定總氮仍是目前各大實(shí)驗(yàn)室廣泛采取的分析方法，其涉及儀器設(shè)備操作簡便、易獲得,使用試劑種類、用量少,但在實(shí)際操作中也存在不少問題[2-3]。本文從玻璃器皿的清潔、過硫酸鉀的保存時(shí)間、消解管的選擇和標(biāo)液保存時(shí)間等方面展開討論，力求使總氮的測定過程對環(huán)境更友好,監(jiān)測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

1. 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

紫外可見分光光度計(jì)，高壓滅菌鍋，聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管，超純水機(jī)。

鹽酸，氫氧化鈉，過硫酸鉀，過硫酸鉀，水質(zhì)-總氮[(5.91±0.34)mg/L]，水質(zhì)-總氮[(3.02±0.14)mg/L]，水質(zhì)-總氮[(13.7±0.8)mg/L]，水質(zhì)-總氮[ (0.996±0.115)mg/L]，水 質(zhì)-總氮[ (2.18±0.18)mg/L], 水質(zhì)-總氮(1.59 μg/mL±5%)。

1.2實(shí)驗(yàn)

在2L燒杯中加人約1500mL新制的超純水:置于52℃水浴鍋中,逐漸往燒杯中加人 500g過硫酸鉀,邊加邊攪拌,直至固體完全溶解,再加100g過硫酸鉀。由于濾紙中含有銨鹽，先用50℃的溫水沖洗3遍濾紙，再將過硫酸鉀飽和溶液趁熱過濾。待收集有熱飽和溶液的燒杯冷卻至室溫,放入4℃冰箱中重結(jié)品(同時(shí)冷卻兩瓶新制超純水)。重結(jié)品18h,倒掉上清液,用冷卻的超純水(500 mLx3)洗滌,倒掉殘余水分。分成兩份:一份用玻璃棒將品體攪散,置于52 ℃烘箱中4h,取出置于干燥器中,備用;另一份重復(fù)進(jìn)行二次結(jié)品。按照《水質(zhì)-總氮的測定-堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ636—2012)的測定步驟進(jìn)行總氮的測定,分別在吸光度(A220和 A275),按式(1)計(jì)算校正吸光度(A),總氮(以 N計(jì))含量與校正吸光度(A)成正比。式中,A為校正吸光度;A220為波長 220 nm 處吸光度;A275為波長 275 nm 處吸光度。

2.結(jié)果與討論

2.1不同過硫酸鉀樣品對空白吸光度(A空白)及其含氮量測定的影響

按照1.2節(jié)的方法,測定進(jìn)口過硫酸鉀(樣品1)、國產(chǎn)過硫酸鉀(樣品 2)、一次重結(jié)品的國產(chǎn)過硫酸鉀(樣品3)和二次重結(jié)晶的國產(chǎn)過硫酸鉀(樣品4)的A空白和含氮量,測定結(jié)果見表 1。

從表1可知,樣品1能滿足總氮的測定要求,樣品2含氮量超標(biāo),樣品3和樣品4均可用于總氮的測定。

2.2玻璃器皿清洗方式對含氮量測定的影響

為了驗(yàn)證清洗方式對含氮量測定結(jié)果的影響采用三組玻璃器皿做對比試驗(yàn)。第一組玻璃器皿用V(HCI):V(H,O)=1:9 的鹽酸浸泡 24 h,自來水洗凈后,再用去離子水沖洗3次;第二組玻璃器皿用自來水洗凈后,再用去離子水沖洗3次;第三組玻璃器皿用自來水洗凈后,再用去離子水沖洗3次,晾干待用。

按照 1.2節(jié)的方法,以樣品1為氧化劑,分別測定 A·á、10.0 mg/l的總氮標(biāo)液(簡稱標(biāo)液1,由總氮 NO:-N 225039-3稀釋100倍配制而成)和水質(zhì)總氮 203291(簡稱標(biāo)液2)的含氮量,測定結(jié)果見表2。

從表2可知，三組玻璃器皿不同清洗方式對含氮量測定均無影響。

2.3 聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管適用性探究

按照 1.2節(jié)的方法,以估算檢出限的 3~5 倍配制質(zhì)量濃度為0.20 mg/l的總氮標(biāo)液(由總氮NO:-N 225039-3稀釋5 000倍配制而成,簡稱標(biāo)液3)測定其含氮量(n=7)4,計(jì)算檢出限,測定結(jié)果見表 3。

按照1.2節(jié)的方法，分別對質(zhì)量濃度為0.20mg/1的總氮標(biāo)液、水質(zhì)-總氮 B5S4995G、水質(zhì)-總氮203285的總氮標(biāo)樣、實(shí)際樣品(編號:水土片區(qū)5#)及實(shí)際樣品加標(biāo)(加標(biāo)方法:每10m水樣加人1.00 mL 10.00 mg/l的總氮標(biāo)液)進(jìn)行測定,計(jì)算精密度(RSD)準(zhǔn)確度(RE),測定結(jié)果見表4。

從表3~表4可知,用聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管代替 HJ 636-2012[4]中使用的 25 ml具塞磨口玻璃管測定總氮,能滿足要求,且能有效避免消解過程中因包扎不牢導(dǎo)致塞子沖出或松動對測定造成影響。

2.4 過硫酸鉀保存時(shí)間對 A空白自的影響

按照 1.2 節(jié)的方法,樣品1、樣品3和樣品4共3 種溶液,分別存放于聚乙烯瓶中常溫保存。每3d測定1次 A2á(圖 1)。放置 30 d后的樣品 1、樣品3和樣品4為氧化劑，分別測定水質(zhì)-總氮203269標(biāo)樣的含氮量,測定結(jié)果見表5。

從圖1和表5可知,樣品1、樣品3和樣品4均可保存30d,且不影響A空白及總氮標(biāo)樣的測定

2.5不同溫度下,標(biāo)液放置時(shí)間對含氨量測定的影響

按照1.2節(jié)的方法，分別把2瓶質(zhì)量濃度為10.0 mg/1的總氮標(biāo)液于 20℃恒溫培養(yǎng)箱保存和4℃冰箱保存,以樣品1為氧化劑,每3d測定1次標(biāo)液的質(zhì)量濃度,測定結(jié)果見圖2。

按照 1.2節(jié)的方法,以4℃、20℃下放置 30 d的10.0 mg/l的總氮標(biāo)液分別建立工作曲線(以含氮量為橫坐標(biāo)，校正吸光度(A)為縱坐標(biāo))，分別測定標(biāo)樣1(水質(zhì)-總氮 203293)和標(biāo)樣2(水質(zhì)-總氮203298)的含氮量，測定結(jié)果見表6。

從圖2和表6可知,質(zhì)量濃度為10.0 mg/l的總氮標(biāo)液分別在溫度 4、20℃下放置 30 d,每3d測定1次質(zhì)量濃度,測定結(jié)果與理論質(zhì)量濃度值誤差均在5%以內(nèi);放置30d后建立工作曲線測定總氮的標(biāo)樣1(水質(zhì)-總氮 203293)和標(biāo)樣2(水質(zhì)-總氮203298)的含氮量均合格。

3.結(jié)論

在沒有交叉污染的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，使用過的玻璃器皿用自來水、去離子水沖洗干凈就能滿足H636-201244]要求,不需用酸浸泡,可減少酸的使用，節(jié)約成本，對環(huán)境更友好。

聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管密封性好、受熱均勻、使用壽命長,消解過程中能避免蓋子松動,滿足實(shí)驗(yàn)要求。

進(jìn)口過硫酸鉀能滿足 HJ 636-2012要求,但成本較國產(chǎn)試劑高，國產(chǎn)過硫酸鉀經(jīng)過提純后能滿足測定要求，且放置超30d后仍然能滿足分析要求。

標(biāo)液放置30d后仍能滿足分析要求，質(zhì)控測定結(jié)果合格,不需現(xiàn)用現(xiàn)配,減少分析人員的工作量，且減少標(biāo)液的浪費(fèi)。

總氮作為水環(huán)境質(zhì)量的基本指標(biāo),綠色環(huán)保且準(zhǔn)確的測定對水質(zhì)污染的準(zhǔn)確把握尤為重要。隨著科技的不斷進(jìn)步,儀器設(shè)備的迭代更新,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備朝著高精度、高靈敏度、自動化監(jiān)測發(fā)展,目前有氣相分子吸收法、連續(xù)流動分析法等儀器方法，但分光光度法仍有其適用性。

文章來源：[1]彭宏清,雷奉.分光光度法測定總氮的探究與改進(jìn)[J/OL].化學(xué)世界,1-5[2025-02-12].https://doi.org/10.19500/j.cnki.0367-6358.20240504.