地表水总氮总磷联合消解测定方法的研究

1 实验部分 111 测定原理
在标准方法中 ,测定总氮时加入的氧化剂过 硫酸钾为碱性 ,而测定总磷时 ,加入的过硫酸钾 为中性 (如用硫酸保存水样 ,需先将试样调至中 性) ,所需酸度不同 。但过硫酸钾水溶液在高温 时可分解产生 H + 和 O2 ( K2S2O8 + 2H2O →2 KHSO4 + O2 , KHSO4 →H + ) ,如果用碱性过硫酸钾消解 水样 ,消解反应开始时溶液呈碱性 ,满足总氮的 消解 要 求 ; 分 解 产 生 的 H + 可 中 和 溶 液 中 的 OH - ,中和至中性时则可满足总磷的消解条件 。 方法的关键在于过硫酸钾和氢氧化钠的加入比 例怎样才能满足总氮 、总磷联合消解的要求 。总 氮 、总磷联合消解条件比较见表 1 。
注 :试验中过硫酸钾的浓度均为 20 g/ L 。
相关系数 ( r2)
01997 9 01997 0 01996 6 01999 6 01998 0 01999 9 01999 1 01999 7 01995 8 01999 4
按国家标准方法重复测定某试样的总氮 、总
磷 ,均值分别为 1117 mg/ L 和 01019 mg/ L 。按上 述条件测定该试样的总氮 、总磷 ,结果见表 3 。
紫外 —可见分光光度计 (Lambda25 ,美国 PE 公司) 。手提式蒸汽消毒器 。
无氨水 。硝酸钾 (AR) 。磷酸二氢钾 (AR) 。 氢氧化钠 (AR) 。过硫酸钾 (AR) 。(1 + 9) HCl 溶 液。
钼酸铵溶液 :称取 8125 g 钼酸铵 ,溶于约 75 ml 水中 ,另量取 100 ml 浓 H2SO4 徐徐注入 300 ml 水中 , 冷 却 后 , 将 钼 酸 铵 溶 液 在 搅 拌 下 注 入 H2SO4 溶液中 ,加水至 500 ml ,贮于聚乙烯瓶中 。
过硫酸钾的加入量为标准方法消解总氮和 总磷加入量的总和 ,即 0102 g/ ml 试样 ,若过硫酸 钾的浓度为 50 g/ L ,则 25 ml 试样中需加入 10 ml 过硫酸钾溶液进行反应 ;试验所用氢氧化钠的浓 度为 20 g/ L ,加入的体积分别为 0 ,3 ,4 ,6 ,715 ml 和 10 ml 时 ,则每 25 ml 试样中加入氢氧化钠的 质量为 0 ,0106 ,0108 ,0112 ,0115 g 和 012 g ,对应 的氢氧化钠浓度为 0 ,214 ,312 ,418 ,610 g/ L 和 810 g/ L 。不同碱性过硫酸钾浓度条件下测定总 氮 、总磷的工作曲线见表 2 。
012
NaOH 01112 5 —Fra bibliotek015
01075
015
0108
015
012
0151
01075
015
01075
015
012
015
012
由表 1 可看出 ,总氮 、总磷联合消解加入过 硫酸钾的量 ,基本上为分别测定加入量之和 (0102 g/ ml) ,而氢氧化钠的加入量则差异较大 (01003～01008 g/ ml) 。因此 ,选择适当的氢氧化 钠加入量使之能同时满足总氮和总磷的酸度条 件 ,是联合消解测定方法的关键 。 112 仪器与试剂
由 表 3 可 看 出 , 在 25 ml 水 样 中 , 当 加 入 0100 ～ 0112 g 氢氧化钠时 ,基本可以满足总磷 的消解 ,而当加入 0108 ～ 0120 g 时 ,基本可满足 总氮的消解 。根据以上试验结果 ,确定联合消解 氢氧化钠最佳的加入量为 01004 8 g/ ml 。若消解 25 ml 样品时 ,碱性过硫酸钾溶液的加入量以 10 ml 计 ,则过硫酸钾浓度为 50 g/ L ,氢氧化钠浓度 为 12 g/ L 。 212 联合消解测定工作曲线的绘制
氯化亚锡溶液 :称取 015 g 氯化亚锡 ,加 215 ml 浓 HCl ,稍稍加温使之完全溶解 ,得透明溶液 后 ,加水稀释至 25 ml ,加一粒金属锡 ,置暗冷处 。 113 测定步骤
取 25 ml 水样于 50 ml 具塞比色管中 ,加入 10 ml 碱性过硫酸钾溶液 (过硫酸钾浓度为 50 g/ L ,氢氧化钠浓度为 12 g/ L) ,塞紧 ,混匀 ,用生 料带扎紧管口 ,放在大烧杯中置于手提式压力蒸 汽灭菌器中加热 , 使压力表指针至 111 ～ 114 kg/ cm2 ,温度达 120 ～ 124 ℃后 ,开始计时 ,消解 时间为 30 min 。比色管自然冷却后 ,用无氨水稀 释至标线 ,摇匀 。
第 19 卷 第 2 期 2005 年 6 月
Arid
干旱环境监测 Environmental Monitoring
Vol. 19 No. 2
J un. . 2005
地表水总氮总磷联合消解测定方法的研究
刘辉利 , 纪锐琳
(桂林工学院 资源与环境工程系 , 广西 桂林 541004)
2 结果与讨论 211 氧化剂浓度的确定
在消解样品时 ,若氢氧化钠的含量过高 ,会 使磷氧化不完全 ,反之氢氧化钠含量过低 ,则氮 氧化不完全 。夏首先[1]和王继国等[2]曾提出 ,把 等物质量的过硫酸钾和氢氧化钠混合溶液作为 氧化剂加入样品溶液中 ,则消解反应开始时溶液 呈碱性 ,满足总氮的消解条件 ,当氢氧化钠被完 全中和后 ,溶液逐渐变成酸性 ,可满足总磷的消 解条件 。但由于消解体系的复杂性 ,由表 1 可看 出 ,氧化剂中过硫酸钾和氢氧化钠的比例不尽满 足上述条件 。通过实验我们确定了氢氧化钠的 最佳加入量 。
摘 要 : 针对目前我国文献中总氮 (TN) 和总磷 (TP) 联合消解测定的试验条件差异较大的问题 ,通过与标准方法对比 , 建立了一种地表水总氮和总磷联合消解测定的方法 。当水样量为 25 ml 时 ,过硫酸钾和氢氧化钠的加入质量分别为 015 g 和 0112 g ,可同时满足 2 个项目的消解要求 。该方法操作简单快速 ,可应用于地表水的检测 。 关键词 : 总氮 ; 总磷 ; 地表水 ; 测定方法 中图分类号 : X83012 文献标识码 : B 文章编号 : 1007 - 1504(2005) 02 - 0065 - 03
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数据来源
GB 11894 - 89 GB 11893 - 89
夏首先 [1 ] 王继国等 [2 ] 王继国等 [3 ] 杨广杏等 [4 ] 徐能斌等 [5 ] 任艳萍 [6 ] 王栋春等 [7 ]
干旱环境监测 第 19 卷
表 1 总氮 、总磷联合消解条件的比较
Study on the Digestion Determination of TN and TP in Surface Water LIU Hui - li , J I Rui - lin (Department of Resource and Environmental Engineering , Guilin Institute of Technology , Guilin Guangxi 541004 , China) Abstract : The joint digestion determinations of TN and TP differ greatly in experiment conditions of literatures. This paper proposed a new joint digestion method to determine TN and TP in surface water comparing with standard method. It could meet the joint dige2s tion needs simultaneously to add 0. 5 g K2S2O8 and 0. 12 g NaOH for 25 ml water sample. This method was easy and quick in opera2 tion , and could be applied in water determination. Key words : TN ; TP ; surface water ; determination method
表 3 试样的总氮 、总磷测定值
NaOH 加入量/ g 0100 0106 0108 0112 0115 0120
总氮浓度/ mg·L - 1 — —
1126 1115 1117 1123
总磷浓度/ mg·L - 1 01019 01018 01014 01020 — —
注 :氢氧化钠加入量是每 25 ml 的加入量 。
收稿日期 : 2004 - 09 - 20 基金项目 : 广西壮族自治区教育厅项目 (桂教科研[2003 ]22 号) ;桂林工学院青年扶持基金项目 (2003 - 15) 作者简介 : 刘辉利 (1971 - ) ,女 ,河北平山人 ,讲师 ,在读博士研究生 ,主要从事环境化学方面的研究 。
按 113 的测定步骤绘制总氮 、总磷联合消解 测定工作曲线 ,见图 1 、图 2 。 213 方法的可靠性
配制 标 准 样 品 1 ( 总 氮 10 mg/ L , 总 磷 1 mg/ L) 和 标 准 样 品 2 ( 总 氮 4 mg/ L , 总 磷 014 mg/ L) ,用本方法分别重复测定 5 次 。样品 1 总 氮和总磷测定结果的标准偏差分别为 0107 和 0103 ,变异系数分别为 0170 %和 3102 %。样品 2
碱性过硫酸钾溶液浓度/ g·L - 1
K2S2O8 40
50
NaOH 15 —
20
3
50
8
50
20
20127
3
20
3
50
20
50
20
氧化剂加入量/ ml (25 ml 试样)
715 4 25 10 10 25 25 10 10
氧化剂加入量/ g(25 ml 试样)
K2S2O8 013
总氮 ( TN) 和总磷 ( TP) 是《地表水环境质量 标准》( GB 3838 - 2002) 中的基本项目 ,是地表水 体富营养化的重要指标 ,其标准分析方法分别为 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 ( GB 11894 89) 和 过 硫 酸 钾 消 解 钼 酸 铵 分 光 光 度 法 ( GB 11893 - 89) 。由于上述方法在测定过程中都需 要较长时间的高温高压消化步骤 ,若同时测定 2 个项目非常费时费力 。鉴于 2 种方法都采用过 硫酸钾作氧化剂 ,许多分析测试工作者开始研究 总氮 、总磷联合消解测定的可能性[1 - 8] 。我们在 尝试采用联合消解同时测定水样中总氮 、总磷的 过程中发现 ,上述方法之间在试验条件上存在较 大的差异 。本文在分析文献的基础上 ,优化了总 氮 、总磷联合消解测定的试验条件 ,建立了一种 行之有效的分析方法 。
第 2 期 刘辉利等 地表水总氮总磷联合消解测定方法的研究
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表 2 试验工作曲线
NaOH 浓度 / g·L - 1 0 214
312
418
610 810
线性方程
P y = 01012 7 x - 01002 9 N y = 01005 7 x - 01092 P y = 01012 3 x - 01001 6 N y = 01004 9 x + 01006 8 P y = 01012 5 x + 01003 7 N y = 01004 9 x + 01001 P y = 01013 2 x - 01003 3 N y = 01004 9 x + 01007 1 P y = 01013 8 x - 01009 2 N y = 01004 9 x - 01000 2
另取 25 ml 比色管分取 25 ml 消解液 ,加入 1 ml (1 + 9) HCl 溶液 ,摇匀 ,用紫外分光光度计测
定 220 nm 和 275 nm 处的吸光度 。 在 50 ml 比色管剩下的 25 ml 消解液中分别
加入 215 ml 钼酸铵溶液 ,摇匀 ,再加入 0115 ml 氯化亚锡溶液 ,显色 15 min 后 ,用紫外分光光度 计测定 700 nm 处的吸光度 。
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