紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮的影響因素分析

1、紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮的影響因素分析張正美（南京市江寧區(qū)環(huán)境監(jiān)測站）摘要：通過實驗數(shù)據(jù)比對，對實驗用水、消解溫度與時間、冷卻時間等影響總氮測定的因素進(jìn)行分析。實驗結(jié)果表明,新鮮一次蒸餾水和新鮮去離子水可代替重蒸餾無氨水；在消解溫度122，消解時間50min，冷卻時間23h的條件下，測量結(jié)果最佳。關(guān)鍵詞：堿性過硫酸鉀氧化；總氮；紫外分光光度法；影響因素Analysis of the influence factors of the determination of total nitrogen in water and waste water by using UV spectrophoto

2、metryAbstract: In this paper, some factors that had great impact on the accuracy and precision of the determination of total nitrogen in water and waste water by using the alkaline potassium persiflage digestion UV spectrophotometric method (GB11894-1989). These factors included the experimental wat

3、er, digestion temperature and time, and cooling time. The results had shown that fresh distilled water and fresh deionized water could substitute for redistilled non-ammonia water. The optimal results were obtained under the conditions of 122 digestion temperature, 50min digestion time and 23h cooli

4、ng time.Key words: alkaline potassium supersulphate oxidation; total nitrogen; UV spectrophotometric method; influence factors水體中總氮是無機(jī)氮和有機(jī)氮之和，一般情況下，天然水體中的總氮含量不高。但隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水體富營養(yǎng)化日益加重，總氮成為判斷地表水、飲用水水源污染程度的重要指標(biāo)之一。目前水體中總氮的測定多采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-1989），但此方法干擾因素較多，空白值經(jīng)常較高，同一樣品總氮測定值波動較大。針對此種情況，通過實驗及數(shù)據(jù)

5、比對，對實驗用水、消解溫度與時間、冷卻時間等影響總氮測定的因素進(jìn)行分析。1 方法原理在60以上的水溶液中，過硫酸鉀分解產(chǎn)生氫離子和原子態(tài)氧，加入氫氧化鈉中和氫離子，使過硫酸鉀分解完全。分解出的原子態(tài)氧在120124的堿性介質(zhì)條件下，不僅可將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，同時可將水樣中大部分有機(jī)氮化合物氧化轉(zhuǎn)為硝酸鹽。用紫外分光光度法分別于220nm和275nm處測定其吸光度，按校正吸光度值A(chǔ)（A=A220-2A275）查標(biāo)準(zhǔn)曲線計算總氮（以NO3-N計）的含量。2 材料與方法2.1儀器及試劑751紫外可見分光光度計；壓力蒸汽消毒器（壓力0.1070.127MPa，相應(yīng)溫度120124）

6、。堿性過硫酸鉀溶液；（1+9）鹽酸；KNO3標(biāo)準(zhǔn)貯備液(每毫升含100g硝酸鹽氮)；KNO3標(biāo)準(zhǔn)使用液(每毫升含10g硝酸鹽氮) ；GSBZ50026-94總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品（編號：203218，保證值1.22±0.09mg/L）（以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)樣品）。2.2 實驗方法實驗全過程嚴(yán)格按照堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894-1989)的規(guī)定進(jìn)行操作，通過改變實驗用水、消解溫度與時間、冷卻時間等實驗條件，利用空白值、檢出限、標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、回收率等指標(biāo)判斷這些實驗條件對總氮測定的影響程度。3 實驗條件與結(jié)果3.1 實驗用水分別用無氨水、新鮮一次蒸餾水、新鮮去離子水、去離子

7、水（3d）配制堿性過硫酸鉀溶液，并進(jìn)行空白值測定，所得結(jié)果如表1所示。表1 不同實驗用水的空白吸光度值及檢出限吸光度值（A=A220-2A275）檢出限（mg/L）重復(fù)1重復(fù)2重復(fù)3重復(fù)4重復(fù)5重復(fù)6均值無氨水0.0210.0200.0190.0210.0190.0200.0200.02新鮮一次蒸餾水0.0250.0240.0260.0230.0220.0250.0240.03新鮮去離子水0.0220.0240.0220.0210.0230.0220.0220.02去離子水（3d）0.0270.0330.0290.0330.0300.0340.0310.063.2 消解溫度與時間3.2.1消解

8、溫度采用總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品為樣品進(jìn)行測定，在不同溫度下（120、121、122、123、124）對每個樣品進(jìn)行10次測定（消解時間30min、冷卻時間2h），其他操作嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，實驗結(jié)果見表2。表2 不同加熱溫度下標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值樣品編號12345加熱時間（h）0.50.50.50.50.5加熱溫度（）120121122123124取標(biāo)樣量（mL）10.010.010.010.010.0測定均值（mg/L）1.141.171.201.251.303.2.2 消解時間總氮測定的標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定加熱消解時間為30min。本實驗中，分別采用30 min、45 min、50min的消解時間建立標(biāo)準(zhǔn)曲線

9、并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品測定（消解溫度122、冷卻時間2h、測定10次），其他操作嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，實驗結(jié)果見表3。表3 不同消解時間標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值消解時間標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)標(biāo)樣測定值（mg/L）標(biāo)準(zhǔn)偏差（mg/L）加標(biāo)回收率（%）30min0.99901.31± 0.0180.0235107.845min0.99921.28± 0.0140.0187104.950min0.99971.21± 0.0090.0116101.160min0.99861.20± 0.0100.012797.93.3 冷卻時間標(biāo)準(zhǔn)方法未對待測液消解完畢之后的冷卻時

10、間進(jìn)行規(guī)定，一般采取自然冷卻的方式使待測液冷卻至室溫，然后進(jìn)行測定。本實驗消解后的待測液自然冷卻放置時間采用1h、2 h、3h、4h（消解溫度122、消解時間50min、測定10次），其他操作嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，實驗結(jié)果見表4。表4 不同消解時間標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值冷卻時間標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)標(biāo)樣測定值（mg/L）標(biāo)準(zhǔn)偏差（mg/L）相對誤差（%）1h0.99821.34± 0.0240.0312 9.84 2h0.99981.24± 0.0080.01081.64 3h0.99951.23± 0.0090.01220.82 4h0.99711.08&

11、#177; 0.0180.023511.48 4 討論與分析4.1 國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法要求整個總氮分析過程所用實驗用水均為無氨水，其目的是避免水中可能存在的NO3-、NO2-等離子影響實驗真值。王棟春、蔣鳳華對該方法的空白用水（無氨水、新鮮一次蒸餾水、去離子水）進(jìn)行了對比實驗，結(jié)果表明，新鮮制備的一次蒸餾水完全能夠滿足該實驗方法的要求，其檢出限小于方法給定的0.05 mg/L1。本實驗結(jié)果表明新鮮一次蒸餾水、新鮮去離子水的空白吸光度值（A=A220-2A275）可控制在0.030以內(nèi)，檢出限小于方法給定的0.05 mg/L，即可用于總氮測定，而不必酸化重蒸餾制備無氨水。而存放超過3天的去離子水空

12、白吸光度大于0.030，不可采用。建議使用電導(dǎo)率值小于0.05S/cm的去離子水替代無氨水。4.2 樣品消解過程的影響因素較多，消解溫度、消解時間都可能影響消解效果，進(jìn)而影響樣品的測定結(jié)果2-5。國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法中只對消解時間做出具體規(guī)定（30分鐘），而消解溫度只給出了溫度范圍（120124）。很多研究表明，消解溫度低于120，氧化反應(yīng)不完全，水樣吸光度偏低，使測定結(jié)果偏低4,6-8；高于124堿性過硫酸鉀的分解速度加快，水樣吸光度升高，使測定結(jié)果偏高3-5,7。本實驗結(jié)果表明，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均滿足要求，但消解溫度為122時，測定值更接近保證值。采用紫外分光光度法進(jìn)行

13、總氮測定的標(biāo)準(zhǔn)方法要求，加熱消解時間為0.5 h。但是，很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，0.5 h不能滿足過硫酸鉀完全氧化消解的要求，因此應(yīng)適當(dāng)延長消解時間到40 min3,11,12或45 min2,甚至是延長到50 min13。本實驗結(jié)果表明50min的消解時間最為適合。4.3 在此項實驗中，冷卻時間對測定結(jié)果的準(zhǔn)確性有著重要影響。多數(shù)學(xué)者主張自然冷卻23h2,3，般在冬季需放置2h，夏季需放置3h9,10。許多研究表明，冷卻時間過長使水樣測定結(jié)果偏低，過短則使測定結(jié)果偏高9,10,13。由表4可以得出，冷卻放置時間23h，測定結(jié)果準(zhǔn)確性與精密性最好。5 結(jié)論在用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定水中

14、的總氮的過程中，用新鮮一次蒸餾水和新鮮去離子水代替重蒸餾無氨水為實驗用水是可行的,它既可避免蒸餾過程中帶來的污染，又不影響方法的檢出限和靈敏度，同時減少了實驗程序；在消解溫度122，消解時間50min，冷卻時間23h的條件下，測量結(jié)果最佳。參考文獻(xiàn)：1 王棟春, 蔣鳳華. 過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測水中總氮空白用水的選擇J. 黑龍江環(huán)境通報,2003,27(1):80-81.2 譚怡, 劉信安, 魏彪. 紫外分光光度法用于三峽庫區(qū)水體總氮的測定J.慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,29(6):33-37.3 陳英, 漏華強(qiáng), 張群. 提高紫外分光光度法測定水中總氮方法精確度的研究J.紹興

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