堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定水質(zhì)總氮的影響因素研究

堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定水質(zhì)總氮的影響因素研究

水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為當(dāng)前的主要環(huán)境問題之一。水體總氮含量作為衡量水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)外通常采用凱氏定氮法測(cè)定水體中的總氮,這種方法由于試劑用量大、電耗多,而且操作手續(xù)繁瑣費(fèi)時(shí),難以滿足日常工作的需要。隨著紫外分光光度計(jì)的普及,堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法(水質(zhì)總氮的測(cè)定GB11894-89)由于具有簡(jiǎn)便、快速、設(shè)備簡(jiǎn)單易得等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛用于總氮的測(cè)定。但在運(yùn)用該方法測(cè)定總氮的過程中,往往出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較差,空白值偏高的現(xiàn)象,從而影響測(cè)定準(zhǔn)確度,特別是較低濃度總氮的測(cè)定。出現(xiàn)這些問題的原因很多,主要有操作誤差、儀器問題、操作過程中的污染等偶然因素,以及試驗(yàn)中所用過硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉等試劑純度,以及實(shí)驗(yàn)用水、消解時(shí)間、消解溫度等系統(tǒng)因素。本試驗(yàn)選擇不同的分析純過硫酸鉀和氫氧化鈉、不同消解時(shí)間和消解溫度作為研究對(duì)象,尋求常規(guī)試驗(yàn)條件下的優(yōu)化組合,并對(duì)分析純過硫酸鉀進(jìn)行純化處理,以期找到一種簡(jiǎn)便、高效、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法,讓一般的實(shí)驗(yàn)室能準(zhǔn)確地完成水樣中總氮的測(cè)定。1材料和方法1.1材料表面1.1.1試驗(yàn)研究與設(shè)備新制備的超純水,過硫酸鉀(AR級(jí)),氫氧化鈉(AR級(jí),片狀),鹽酸(GR級(jí)),硝酸鉀(GR級(jí)),環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品總氮(國(guó)家環(huán)?？偩謽?biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GSBZ50026-94,批號(hào)203218,定值日期為2007年5月,有效期至2012年4月),臨用時(shí)割開安瓿,從安瓿中準(zhǔn)確移取樣品10mL于250mL容量瓶中定容。稀釋后總氮濃度標(biāo)準(zhǔn)值為1.22±0.09mg·L-1。試驗(yàn)完成地點(diǎn)為農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(武漢),試劑及儀器均由該中心提供。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件符合試驗(yàn)要求。1.2方法1.2.1合成氫氧化納1)不同的過硫酸鉀(K2S2O8)(表1)。在124℃,30min條件下,保證其他試驗(yàn)條件相同,只改變過硫酸鉀進(jìn)行試驗(yàn),每種藥品設(shè)3次重復(fù)。氫氧化鈉的編號(hào)為Y。2)不同的氫氧化鈉(NaOH)。編號(hào)X:武漢市洪山中南化工試劑有限公司,生產(chǎn)日期20071003;編號(hào)Y:國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,500g裝。選擇純化1次的過硫酸鉀,在與上述試驗(yàn)相同消解條件(124℃,30min)下,進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,比較兩種不同氫氧化鈉測(cè)定結(jié)果的差異。3)消解條件的選擇。消解時(shí)間設(shè)計(jì)為:30、40、50、60min4個(gè)時(shí)間段,3次重復(fù),消解溫度為124℃;選擇純化1次的過硫酸鉀氧化,氫氧化納的編號(hào)為Y。消解溫度:設(shè)計(jì)120℃、124℃2個(gè)溫度,3次重復(fù),消解時(shí)間為30min,先擇純化1次的過硫酸鉀進(jìn)行氧化,氫氧化納的編號(hào)為X。1.2.2相關(guān)濃度值的測(cè)定、驗(yàn)證按GB11894-89方法做標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后移取10mL總氮質(zhì)控溶液,按樣品進(jìn)行測(cè)定校正吸光度,扣除零濃度溶液校正吸光度后,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線,按照濃度公式計(jì)算得到相關(guān)濃度值進(jìn)行驗(yàn)證。1.2.3科學(xué)篩選實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(1)根據(jù)《水和廢水分析監(jiān)測(cè)方法》中規(guī)定:測(cè)定的吸光度值應(yīng)根據(jù)“A275/A220≤20%,越小越好”的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行甄選,凡是比值在20%以上的均應(yīng)舍棄或者重做。并列平行實(shí)驗(yàn)所得3個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),應(yīng)對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)偏差較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的評(píng)價(jià)取舍。(2)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線及質(zhì)控樣濃度計(jì)算,計(jì)算方法以GB11894-89方法中的公式進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1試劑的純度對(duì)測(cè)試值的影響2.1.1測(cè)定總氮的準(zhǔn)確性分析表2表明,標(biāo)準(zhǔn)曲線線性由差到好依次是A、B、C;空白值A(chǔ)>B>C>0.03,具有極顯著性差異;質(zhì)控濃度的偏離程度A>B>C,差異性不顯著。因此,C藥品優(yōu)于另外兩種藥品,但是所測(cè)數(shù)據(jù)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)室測(cè)定總氮的準(zhǔn)確性要求。測(cè)定結(jié)果空白值仍然大于0.03,是惟一不能達(dá)到方法要求的量,應(yīng)該不是過硫酸鉀引起的,而需要對(duì)其他因素進(jìn)行驗(yàn)證。最有可能引起空白值偏高的因素是另一試劑氫氧化鈉,因此進(jìn)一步對(duì)氫氧化鈉進(jìn)行驗(yàn)證研究。2.1.3質(zhì)控濃度、質(zhì)控偏離程度從表4可以看出,所得兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線線性幾乎無差異;空白值大小具有極顯著差異(P<0.01);質(zhì)控濃度差異性不顯著(P>0.05);質(zhì)控偏離程度差異性不顯著(P>0.05)。氫氧化鈉Y使空白值達(dá)到0.03以下,從而證明,氫氧化鈉也是引起空白值偏大的原因之一。2.2消除條件對(duì)測(cè)試值的影響2.2.1消耗期由表5可以發(fā)現(xiàn),所得兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線線性幾乎無差異;測(cè)得空白值無顯著性差異性?？梢哉J(rèn)為,延長(zhǎng)消解時(shí)間對(duì)試驗(yàn)幾乎沒有影響。2.2.2不同空白值由表6可以發(fā)現(xiàn),所得兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線線性幾乎無差異;測(cè)得空白值無顯著差異(P>0.05);質(zhì)控樣濃度也無顯著差異(P>0.05)?？梢哉J(rèn)為,在120~124℃范圍內(nèi)的消解溫度變化對(duì)試驗(yàn)幾乎沒有影響。3不同標(biāo)準(zhǔn)曲線及質(zhì)控偏差對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響過硫酸鉀純度對(duì)分析結(jié)果有很大的影響,3個(gè)廠家生產(chǎn)的過硫酸鉀按國(guó)標(biāo)規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試,標(biāo)準(zhǔn)曲線的r值、空白值及質(zhì)控樣偏離度均有顯著差異,C號(hào)過硫酸鉀純度較好,空白值顯著降低,但仍不能滿足試驗(yàn)準(zhǔn)確性的要求。該方法的應(yīng)用關(guān)鍵是過硫酸鉀的純度能否滿足試驗(yàn)準(zhǔn)確性的要求。氫氧化納純度對(duì)分析結(jié)果也有很大的影響,但在過硫酸鉀達(dá)到要求的前提下,兩種氫氧化納只有空白值具有顯著性差異,標(biāo)準(zhǔn)曲線及質(zhì)控偏差都在允許范圍之內(nèi)且差異性不顯著。說明氫氧化鈉的純度只是影響空白值的大小。利用過硫酸鉀溶解度隨溫度變化較大的性質(zhì),對(duì)其進(jìn)行溶解重結(jié)晶純化處理,提高其純度。經(jīng)過純化處理的過硫酸鉀實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性顯著提高。一般純化1次就可以滿足實(shí)驗(yàn)要求,不必純化2次。延長(zhǎng)消解時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響差異不顯著。因此,可以認(rèn)為30min可以達(dá)到試驗(yàn)要求。120℃溫度下進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)定結(jié)果與124℃條件進(jìn)行對(duì)比,測(cè)定結(jié)果不存在顯著性差異。綜上所述,GB11894-89在應(yīng)用過程中經(jīng)常遇到的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性差,空白值偏大等問題均是由藥品純度所引起,可以通過選擇純度較高的藥品,或?qū)^硫酸鉀進(jìn)行純化處理,就能滿足試驗(yàn)準(zhǔn)確性要求。消解條件保證溫度在120~124℃,消解時(shí)間達(dá)到30min即可達(dá)到試驗(yàn)要求。1.1.2u3000治療設(shè)備艾科浦(Aquapro)實(shí)驗(yàn)室級(jí)專用超純化水機(jī);立式壓力蒸汽滅菌鍋(YXQ-LS-50SⅡ型,溫度≤126℃),上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;UV2100型雙光束紫外可見光分光光度計(jì),配備石英比色皿1對(duì),北京瑞利分析儀器公司。以上實(shí)驗(yàn)儀