堿性過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定水中總氮時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

堿性過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定水中總氮時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

采用堿性太硫酸鉀紫外光度法測(cè)定總氮。其優(yōu)點(diǎn)是，操作流程少，樣品少，響應(yīng)快，設(shè)備一般實(shí)驗(yàn)室可以擁有良好的性能。但是該方法某些實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)缺少深入細(xì)致的描述,測(cè)定分析時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題找不到現(xiàn)成的解決方法。通過(guò)幾年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)、不斷探索、積累了一定的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)通過(guò)該方法的原理、分析步驟、試劑配制等幾個(gè)方面做細(xì)致的總結(jié)、探討、分析,從而為以后的操作實(shí)驗(yàn)提供借鑒(尤其是為新上崗的操作分析人員提供幫助)。1實(shí)驗(yàn)原理1.1生成氫離子和氧在60℃以上的水溶液中過(guò)硫酸鉀按如下反應(yīng)式分解生成氫離子和氧。加入氫氧化鈉用以中和氫離子,使過(guò)硫酸鉀分解完全。NaoH→Na++OH-H++OH-→H2O1.2水樣的氨基酸類化合物用過(guò)硫酸鉀做氧化劑,在120℃～124℃的堿性介質(zhì)條件下,將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽及大部分有機(jī)氮化合物氧化成硝酸鹽。分別于波長(zhǎng)220nm和275nm處測(cè)定吸光度(ABS),按A=A220-2A275計(jì)算硝酸鹽氮的吸光度值,從而計(jì)算總氮的濃度。2儀器和試劑2.1設(shè)備(1)紫外分光光度計(jì),石英比色皿。(2)醫(yī)用手提式蒸汽滅菌器(壓力為0.1-0.14MPa)。(3)25mL具塞比色管。2.2過(guò)硫酸鉀溶液(1)水:無(wú)氨水。(2)堿性過(guò)硫酸鉀溶液:稱取40g過(guò)硫酸鉀,另稱取15g氫氧化鈉,溶于無(wú)氨水中,稀釋至1000mL,存放在聚乙烯瓶中。(3)1+9的鹽酸溶液。3總氮實(shí)驗(yàn)的影響因素和解決3.1硫酸添加量的確定總氮的測(cè)定對(duì)水的要求非常嚴(yán)格,普通的蒸餾水達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求,需再用離子交換法或重蒸餾法才能得到無(wú)氨水。在用蒸餾法制備無(wú)氨水時(shí),GB11894-89中指出:“在1000mL蒸餾水中,加入0.10mL硫酸(p=1.84g/mL)。并在全玻璃蒸餾器中重蒸餾,棄去前50mL餾出液,然后將餾出液收集在帶有玻璃塞的玻璃瓶中?！备鶕?jù)工作經(jīng)驗(yàn),僅棄去前50mL餾出液效果不好。蒸出1000mL的無(wú)氨水,開(kāi)始和最后蒸出的100mL餾出液都要棄去,只留中間蒸出的無(wú)氨水待用,否則重蒸無(wú)氨水的空白值與普通蒸餾水空白值相差不多。3.2會(huì)把樣品中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硬脆,造成空白值偏高。過(guò)硫酸鉀一般普通分析純過(guò)硫酸鉀的總氮含量最高不超過(guò)0.005%,從市場(chǎng)上購(gòu)得的試劑質(zhì)量存在差異,有些廠家、批次的試劑含氮量常常達(dá)不到這個(gè)要求,致使空白值偏高。建議購(gòu)買實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)合格,大廠家的產(chǎn)品。如果來(lái)不及購(gòu)買或不方便,應(yīng)對(duì)過(guò)硫酸鉀進(jìn)行提純。提純過(guò)程:在1升廣口瓶加入約800mL水,60℃水浴鍋加熱,逐漸加入過(guò)硫酸鉀,直至不能溶解為止,然后把完全溶解的飽和溶液放在室溫中自然冷卻,再放進(jìn)4℃冰箱重結(jié)晶。(重結(jié)晶過(guò)程避免引入其他污染),倒掉上清液用去離子水清洗幾遍,放入50℃烘箱烘干,一般要重結(jié)晶兩次即可。保存在沒(méi)污染的干燥器中備用。3.3過(guò)硫酸鉀水溶液可達(dá)性法GB11894-89中關(guān)于堿性過(guò)硫酸鉀的配制:“稱取40g過(guò)硫酸鉀(K2SO2O8),另稱取15g氫氧化鈉(NaOH),溶于水中,稀釋至1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶?jī)?nèi),最長(zhǎng)可貯存一周”其他未作要求。這里有兩處細(xì)節(jié)需要注意,其一是:由于過(guò)硫酸鉀的溶解速度較慢,(尤其是氣溫較低的冬季)往往需要加溫以提高溶解速度,要注意不能直接加熱,否則過(guò)硫酸鉀會(huì)分解失效。最好采用水浴加熱法,且水浴溫度不要超過(guò)60℃。二是:堿性過(guò)硫酸鉀溶液中的過(guò)硫酸鉀和氫氧化鈉,根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)最好也分開(kāi)配制,再混合定容。防止氫氧化鈉放熱使溶液局部溫度過(guò)高引起過(guò)硫酸鉀失效。3.4反應(yīng)條件的控制3.4.1檢驗(yàn)項(xiàng)目及試劑要絕對(duì)開(kāi)裂總氮的測(cè)定應(yīng)在無(wú)氨的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)中有氨逸出的分析項(xiàng)目和試劑要絕對(duì)避開(kāi)。洗滌玻璃器皿不要和洗滌其他玻璃器皿的洗液混用,還要單獨(dú)存放,避免交叉污染。3.4.2關(guān)閉放氣閥GB11894-89中要求達(dá)到規(guī)定溫度壓力后即開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)實(shí)踐認(rèn)為:要先打開(kāi)放氣閥加熱一段時(shí)間,待蒸氣滅菌器內(nèi)的冷空氣被徹底排出、放出熱蒸氣后再關(guān)閉放氣閥,而后達(dá)到規(guī)定的壓力和溫度后再計(jì)時(shí)為好,有利于均勻穩(wěn)定消解。3.4.3樣品量只有同一波長(zhǎng)和另一波長(zhǎng)時(shí)會(huì)做多態(tài)分析總氮的測(cè)定涉及兩個(gè)波長(zhǎng)(220nm和275nm),如果樣品量很多時(shí),建議在測(cè)定完同一組樣品的同一波長(zhǎng)后,再調(diào)整到另一波長(zhǎng),不要測(cè)完一個(gè)樣品的兩個(gè)吸光度后再換另一個(gè)樣品,這樣反復(fù)調(diào)整波長(zhǎng)會(huì)引起一定的測(cè)量誤差。3.5重新配制,測(cè)定總氨氮、硝酸鹽氮待用的堿性過(guò)硫酸鉀溶液按其在實(shí)驗(yàn)時(shí)消解定容后的溶液中的含量分別配成相應(yīng)濃度的溶液,以此溶液作為樣品,分別測(cè)定其氨氮、硝酸鹽氮的吸光度,達(dá)不到規(guī)定要求重新配制。4有機(jī)含氮化合物的組成水體中的總氮主要是由無(wú)機(jī)的亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氨、無(wú)機(jī)銨鹽、溶解態(tài)氨及大部分有機(jī)含氮化合物組成的;氨氮僅是以銨鹽或游離氨形式存在的氮。理論上總氮包括氨氮,總氮測(cè)定值一定大于氨氮至少不應(yīng)小于氨氮。但在樣品分析時(shí),(尤其是濃度小的環(huán)境樣品)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)總氮測(cè)定值小于氨氮測(cè)定值的問(wèn)題,這是由以下原因造成的。4.1前處理和后比色測(cè)定氨氮的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法,在堿性條件下,直接顯色測(cè)定,就可計(jì)算得出結(jié)果;而總氮測(cè)定有前處理過(guò)程,即在堿性條件下,用30min加溫加壓處理,使不同形態(tài)的氮在過(guò)硫酸鉀的作用下氧化成硝酸鹽氮,而后比色測(cè)定。相對(duì)于氨氮多了前處理過(guò)程,而處理效率很難達(dá)到100%,尤其是一些不易氧化的有機(jī)氮更不可能完全轉(zhuǎn)化,由此必然產(chǎn)生誤差。4.2差不可能性一致性測(cè)定氨氮的納氏試劑法,測(cè)定總氮的堿性過(guò)硫酸鉀法,都有方法誤差,兩者的誤差不可能恰好完全一致。使用的量器、比色管、比色皿等各種器皿都會(huì)有程度不同的誤差。特別是總氮和氨氮的比色測(cè)定,采用的是紫外和可見(jiàn)兩種不同光區(qū)的光,造成的誤差就更大。4.3違反操作規(guī)程的情況分析人員在使用器皿、量具、儀器時(shí)由于習(xí)慣的不同,雖然沒(méi)有違反操作規(guī)程也會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的差別;數(shù)據(jù)處理中,不同的校正曲線,雖然都經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)合格,也不能保證曲線與曲線之間的關(guān)系就全部吻合。4.4其他誤差樣品的采集、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、樣品的濁度等也有不同的差異,同樣會(huì)產(chǎn)生誤差。只不過(guò)這三項(xiàng)可以很好地進(jìn)行人為控制,在此不做深入地闡述。5試劑的制備和檢驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)和討論可知,堿性過(guò)硫酸鉀紫外光度法測(cè)定總氮,應(yīng)注意和解決五個(gè)方面的問(wèn)題:(1)對(duì)無(wú)氨水的檢驗(yàn)和控制可以降低空白值,提高實(shí)驗(yàn)室的精密度;(2)應(yīng)注意主要試劑的性狀,購(gòu)買合格的試劑,條件不允許時(shí)要對(duì)過(guò)硫酸鉀進(jìn)行提純操作,以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度;(3)試劑的正確配制決定方法靈敏度,注意掌握試劑配制技巧和試劑的保存方式;(4)反應(yīng)條件的控制,如避免交叉污染,消解壓力、溫度的控制,比色時(shí)的注意事項(xiàng)等。以保證測(cè)定在最佳的條件下進(jìn)行。(5)試劑的檢驗(yàn),試劑中含有氮