地表水总氮总磷联合消解测定方法的研究

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。

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)

摘　要:针对目前我国文献中总氮(T N )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25ml 时,过硫酸钾和氢氧化钠的加入质量分别为

015g 和0112g ,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:X 83012 文献标识码:B 文章编号:1007-1504(2005)02-0065-03

Study on the Digestion Determination of TN and TP in Surface W ater

LI U Hui -li ,J I Rui -lin (Department of Res ource and Environmental Engineering ,G uilin Institute of T echnology ,G uilin G uangxi 541004,China )

Abstract :The joint digestion determinations of T N and TP differ greatly in experiment conditions of literatures.This paper proposed a new joint digestion method to determine T N and TP in sur face water com paring with standard method.I t could meet the joint diges 2tion needs simultaneously to add 0.5g K 2S 2O 8and 0.12g NaOH for 25ml water sam ple.This method was easy and quick in opera 2tion ,and could be applied in water determination.K ey w ords :T N ;TP ;sur face water ;determination method

总氮(T N )和总磷(TP )是《地表水环境质量标准》(G B 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(G B 11894-89)和过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法(G B 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。

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O 2(K 2S 2O 8+2H 2O →2K HS O 4+O 2,K HS O 4→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。

第19卷　第2期2005年6月 干旱环境监测

Arid Environmental Monitoring

Vol.19　No.2Jun..2005

表1　总氮、总磷联合消解条件的比较

数据来源碱性过硫酸钾溶液浓度/g・L-1

K2S2O8NaOH

氧化剂加入量/m l

(25m l试样)

氧化剂加入量/g(25m l试样)

K2S2O8NaOH

G B11894-89 4015 715 013011125 G B11893-8950—4012　—夏首先[1]2032501501075王继国等[2]508100150108

王继国等[3]502010015012

杨广杏等[4]20127325015101075徐能斌等[5]2032501501075任艳萍[6]502010015012

王栋春等[7]502010015012

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(0102g/ml),而氢氧化钠的加入量则差异较大(01003～01008g/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

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8125g钼酸铵,溶于约75 ml水中,另量取100ml浓H2S O4徐徐注入300ml 水中,冷却后,将钼酸铵溶液在搅拌下注入H2S O4溶液中,加水至500ml,贮于聚乙烯瓶中。

氯化亚锡溶液:称取015g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25ml,加一粒金属锡,置暗冷处。113　测定步骤

取25ml水样于50ml具塞比色管中,加入10ml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12g/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30min。比色管自然冷却后,用无氨水稀释至标线,摇匀。

另取25ml比色管分取25ml消解液,加入1 ml(1+9)HCl溶液,摇匀,用紫外分光光度计测定220nm和275nm处的吸光度。

在50ml比色管剩下的25ml消解液中分别加入215ml钼酸铵溶液,摇匀,再加入0115ml 氯化亚锡溶液,显色15min后,用紫外分光光度计测定700nm处的吸光度。

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。

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0102g/ml试样,若过硫酸钾的浓度为50g/L,则25ml试样中需加入10ml 过硫酸钾溶液进行反应;试验所用氢氧化钠的浓度为20g/L,加入的体积分别为0,3,4,6,715ml 和10ml时,则每25ml试样中加入氢氧化钠的质量为0,0106,0108,0112,0115g和012g,对应的氢氧化钠浓度为0,214,312,418,610g/L和810g/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。

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・ 干旱环境监测 第19卷