堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定總氮時(shí)空白值的影響因素

堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定總氮時(shí)空白值的影響因素

0檢測(cè)方法的選擇如果水中各種有機(jī)氮和有機(jī)氮的含量過(guò)高，各種浮游植物的大量繁殖將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的狀態(tài)，導(dǎo)致大量水中消耗的氧氣消耗（do）會(huì)惡化水質(zhì)。因此，總氮（tn）是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)?？偟臏y(cè)定方法通常采用過(guò)硫酸鉀氧化,使有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁},再以紫外法、偶氮比色法、離子色譜法、氣相分子吸收法進(jìn)行測(cè)定。其中紫外分光光度法由于所需儀器設(shè)備普及、操作步驟簡(jiǎn)單、所需試劑較少等特點(diǎn),從而在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)踐中被廣泛采用,被列為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法(GB11894—89《水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》,下稱(chēng)∶標(biāo)準(zhǔn)方法)。但對(duì)空白試驗(yàn)的吸光度要求較高,即:當(dāng)測(cè)定值在接近檢出限時(shí)必須控制空白實(shí)驗(yàn)的吸光度不超過(guò)0.030,以保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。但在實(shí)踐中,由于試劑純度、純水質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)條件等原因往往造成空白試驗(yàn)吸光度偏高,甚至吸光度大于2,嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,甚至無(wú)法測(cè)定。1試劑及其他溶液752型紫外光柵分光光度計(jì);去離子水;過(guò)硫酸鉀(K2S2O8)溶液,ρ(K2S2O8)=40g/L(所用試劑為分析純,由天津市某試劑廠生產(chǎn));氫氧化鈉(NaOH)溶液,ρ(NaOH)=15g/L(所用試劑為分析純,由洛陽(yáng)市某試劑廠生產(chǎn));堿性K2S2O8溶液,其中40g/LK2S2O8,15g/LNaOH(試劑來(lái)源同上);鹽酸溶液(HCl)[Φ(HCl)]=10%(所用試劑為優(yōu)級(jí)純,由洛陽(yáng)市某試劑廠生產(chǎn))。2測(cè)試2.1紫外分光光度法取10mL去離子水于25mL比色管中,加入5mL堿性K2S2O8溶液,蓋塞,于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中消解30min,溫度控制在120~124℃,冷卻后取出,加入1mLHCl溶液,定容至25mL,然后在紫外分光光度計(jì)上,以水為參比,用10mm石英比色皿分別在220,275nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí)做一對(duì)平行樣。空白試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),空白試驗(yàn)的吸光度大于2,如果同時(shí)進(jìn)行樣品測(cè)定,顯然無(wú)法正常進(jìn)行。2.2紫外分光光度法取10mL去離子水于25mL比色管中,蓋塞,于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中消解30min,溫度控制在120~124℃,冷卻后取出,定容至25mL,然后在紫外分光光度計(jì)上,以水為參比,用10mm石英比色皿分別在220,275nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí)做一對(duì)平行樣。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),去離子水對(duì)于空白試驗(yàn)的吸光度無(wú)明顯影響。2.3紫外分光光度法由于標(biāo)準(zhǔn)方法中,HCl未經(jīng)過(guò)消解過(guò)程,因此試驗(yàn)時(shí)于25mL比色管中,加入1mLHCl溶液,定容至25mL,然后在紫外分光光度計(jì)上,以水為參比,用10mm石英比色皿分別在220,275nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí)做一對(duì)平行樣。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),HCl溶液對(duì)于空白試驗(yàn)的吸光度無(wú)明顯影響。2.4模擬標(biāo)準(zhǔn)方法驗(yàn)證于25mL比色管中,加入5mLNaOH溶液,蓋塞,于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中消解30min,溫度控制在120~124℃,冷卻后取出,定容至25mL,然后在紫外分光光度計(jì)上,以水為參比,用10mm石英比色皿分別在220,275nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí)做一對(duì)平行樣?？瞻讓?shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),NaOH經(jīng)消解后在的220nm處的吸光度大于0.2,對(duì)空白的吸光度有較大貢獻(xiàn),但標(biāo)準(zhǔn)分析方法中水樣經(jīng)消解后,還要用HCl中和,因此尚需進(jìn)一步驗(yàn)證,NaOH經(jīng)HCl中和后對(duì)于空白值的影響。模擬標(biāo)準(zhǔn)方法中的條件,將NaOH溶液消解后再加入1mLHCl,然后進(jìn)行吸光度測(cè)定試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),NaOH經(jīng)消解,再經(jīng)1mLHCl中和后,空白值有所降低,但是仍然高于0.030。原因應(yīng)為:當(dāng)加入5mLNaOH溶液(質(zhì)量濃度為15g/L,物質(zhì)的濃度為0.375mol/L)后,比色管內(nèi)的NaOH為1.875mmol,而后加入1mLHCl溶液(物質(zhì)的濃度為1.200mol/L)中和時(shí),加入的HCl只有1.200mmol,很明顯NaOH在反應(yīng)中過(guò)量,并未被全部中和,致使剩余的NaOH仍產(chǎn)生較高的吸光度。因此,還需要驗(yàn)證NaOH被全部中和后對(duì)于空白值的影響。由于在標(biāo)準(zhǔn)方法中加入的是5mLNaOH和K2S2O8混合溶液,其中K2S2O8的質(zhì)量濃度為40g/L,物質(zhì)的濃度為0.148mol/L,在60℃以上的水溶液中K2S2O8將發(fā)生分解反應(yīng),生成H+,經(jīng)計(jì)算在理論上可以產(chǎn)生1.480mmolH+,這部分H+也中和了部分的NaOH,當(dāng)消解后再加入1mLHCl中和時(shí),NaOH將被全部中和,因此在NaOH中和試驗(yàn)時(shí),多加入1.25mLHCl(其提供的H+約為1.480mmol,和標(biāo)準(zhǔn)方法中K2S2O8分解產(chǎn)生的H+量相當(dāng)),將NaOH全部中和后,進(jìn)行吸光度測(cè)定試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),NaOH經(jīng)消解,再經(jīng)2.25mLHCl中和后,空白值降低至0.030以下?？梢?jiàn)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法中的步驟進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),NaOH經(jīng)完全中和后并不會(huì)對(duì)空白值造成較大貢獻(xiàn)。2.5ks2o8和kso4對(duì)空白吸光度的影響于25mL比色管中,加入5mLK2S2O8溶液,蓋塞,于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中消解30min,溫度控制在120~124℃,冷卻后取出,定容至25mL,然后在紫外分光光度計(jì)上,以水為參比,用10mm石英比色皿分別在220,275nm處測(cè)定其吸光度。同時(shí)做一對(duì)平行樣?？瞻讓?shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),K2S2O8經(jīng)消解后在220nm處的吸光度大于2,對(duì)空白吸光度有較大貢獻(xiàn),K2S2O8在高溫下分解產(chǎn)物為硫酸鉀(K2SO4),有研究證明K2SO4對(duì)于吸光度的貢獻(xiàn)很小,雖然比色前還要加入HCl,但是HCl并不和K2S2O8,K2SO4發(fā)生反應(yīng)。因此綜合分析認(rèn)為:造成空白值過(guò)高的原因應(yīng)為K2S2O8試劑中含有的在220nm處有較強(qiáng)吸收的雜質(zhì)所致。2.6ks2o8重結(jié)晶對(duì)空白值的影響用水浴加熱的方法,在50℃下,配制的K2S2O8的飽和溶液,冷卻至4℃,得到K2S2O8的結(jié)晶體,于50℃條件下干燥后,配制質(zhì)量濃度為40g/L的K2S2O8溶液,按照2.5章節(jié)的方法進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),K2S2O8一次重結(jié)晶后,對(duì)于空白值的影響大大降低。但空白吸光度仍然高于0.030。2.7ks2o8試劑將2.6章節(jié)中配制得的K2S2O8一次重結(jié)晶,用水浴加熱的方法,在50℃下,制的K2S2O8飽和溶液,冷卻至4℃,得到K2S2O8的二次重結(jié)晶體,于50℃條件下干燥后,配制質(zhì)量濃度為40g/L的K2S2O8溶液,按照2.5章節(jié)中的方法進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),K2S2O8二次重結(jié)晶后,對(duì)于空白值的影響大大降低。目前K2S2O8試劑的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為GB/T641—94《化學(xué)試劑過(guò)二硫酸鉀(過(guò)硫酸鉀)》,按照標(biāo)準(zhǔn)要求,分析純K2S2O8試劑中的K2S2O8質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)大于99.5%,其雜質(zhì)中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.005%。而實(shí)際上部分生產(chǎn)廠家其產(chǎn)品中的TN可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)0.005%,再加上試劑啟封后也有可能受到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)其他含氮物質(zhì)的污染,因此對(duì)于K2S2O8試劑必須經(jīng)過(guò)二次重結(jié)晶提純后方可使用。2.8試驗(yàn)結(jié)果及分析用二次重結(jié)晶K2S2O8配制堿性K2SO4溶液,按照2.1章節(jié)中的方法進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),用二次重結(jié)晶K2S2O8進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),空白吸光度小于0.030,可以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)分析方法的要求。2.9ks2o8降解標(biāo)準(zhǔn)方法中要求的實(shí)驗(yàn)條件為,將樣品加入比色管內(nèi),比色管置于醫(yī)用手提蒸汽滅菌器中,加熱,使壓力表指針到1.1~1.4kg/cm2,此時(shí)溫度達(dá)120~124℃,保持此溫度0.5h。其目的在于:一方面將各種含氮化合物全部轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO3-),一方面將K2S2O8全部分解。有研究證明K2S2O8在220nm處,有明顯吸收,如果消解后K2S2O8未完全分解,也可造成空白吸光度偏高。同時(shí)該研究還證明按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行消解,即可保證K2S2O8完全分解。因此操作過(guò)程中如果嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法要求進(jìn)行試驗(yàn),不會(huì)因K2S2O8殘留而造成空白吸光度偏高。3對(duì)ks2o8試劑進(jìn)行提純實(shí)驗(yàn)表明,堿性K2SO4消解紫外分光光