关于过硫酸钾氧化_紫外分光光度法测定海水中总氮方法改进探讨_(精)
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关键词 总氮;海水;钙离子;镁离子;消解时间;硼酸
中图分类号:O 657. 32文献标识码:B文章编号:1004-8138(2011 01-0210-08
1引言
总氮是指水体中各种形态氮的总含量。水体中氮含量Байду номын сангаас增加会造成生物和微生物类的大量繁殖,消耗水中的溶解氧,使水体质量恶化,出现富营养状态。因此,总氮含量是控制水质质量的重要指标之一。
第28卷,第1期
2011年1月光 谱 实 验 室Chinese J ournal of Sp ectroscop y L abor atory Vol . 28, No . 1January , 2011
关于过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定
水中总氮方法改进探讨
郑京平
(福建省测试技术研究所 福州市北环中路61号350003
摘 要 针对海水中总氮的测定较繁琐,中间过程长,干扰物质多,分析时间长,重现性差,提出了采
用硼酸-氢氧化钠缓冲体系,通过控制溶液酸碱度,消除海水中钙、镁离子对测定的干扰,实现用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法直接测定海水中总氮含量。对于成分复杂,色度较高且铵氮含量较高的地表水,采取延长消解时间,降低溶液酸碱性来抑制氨氮挥发所造成损失。采用改进后的方法测定水中总氮,总氮质量浓度在0. 01—8. 00mg /L范围内符合比耳定律,其相关系数为0. 9999,加标回收率为94. 5%—102. 5%, RSD <2%,实验表明该方法操作简单,稳定性强,且灵敏度,准确度、精密度均令人满意。
目前,国内通常采用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法(GB /T 11894-1989[1]以下简称原有方法测定水质中总氮含量,该方法具有操作简单,试剂用量少,快速,设备简单、易得等优点。然而,在实际分析过程中也发现了一些问题:(1由于海水中存在大量的钙、镁离子,对该方法测定有严重干扰,造成测定结果严重偏高,而不适用。对于海水总氮分析,现国家标准采用
[2]铵态氮、亚硝酸盐氮转GB /T 12763. 4-2007方法,该方法是用过硫酸钾在碱性介质中将有机氮、
化为硝酸盐氮,硝酸盐氮经锌-镉还原为亚硝酸盐后与对氨基苯磺酰胺进行重氮化反应,反应产物再与1-萘替乙二胺二盐酸盐作用,生成深红色偶氮染料,然后再用光度法进行测定。该方法存在着操作繁琐,中间处理过程长,还原后的亚硝酸盐氮不稳定需及时测定等缺点,且海水分析多为服务性监测,测试频率不高,所配试剂易过期导致浪费。(2当测定成分复杂,色度较高且铵氮含量相对较高的地表水时,由于受到某些因素的影响,有时会出现水样中凯氏氮和硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的测试结果总和大于总氮测试结果的现象。这种结果显然是错误的。本文经过研究分析并进行了大量实验验证,认为问题主要是由于以下3个方面造成的:第一是由于在总氮消解过程所使用的消解液为碱性过硫酸钾,碱性过硫酸钾中的碱易与水样中溶解态氨及部分无机铵盐以氨气形式结合挥发逸出;第二是由于消解时间不够,一些难降解的有机态氮只部分转换成硝酸盐氮而造成总氮测试联系人,电话:(0591 87814374;手机:(0 13375985543; E -mail:19910513zzf@sina. com
3. 5%(W /V氯化钠溶液; (1+9 V /V盐酸溶液;碱性过硫酸钾溶液:称取40g过硫酸钾,另称取15g氢氧化钠,分别溶于无氨水中,冷却后混合稀释至1000mL。以上试剂均为分析纯。实验用水为无氨水(MILLI -Q超纯水-电阻率为18. 2M ·cm ,美国密里博公司。
2. 2实验方法
2. 2. 1校准曲线绘制
2实验部分
2. 1主要仪器和试剂
DU 650单光束扫描型紫外分光光度计(美国贝克曼公司; AE -240电子天平(瑞士梅特勒公司; YX280B手提式不锈钢蒸汽消毒器(上海三申医疗器械有限公司; T DGC2-2调压器(浙江飞泰电器股份有限公司; 25mL具塞玻璃磨口比色管。
硝酸钾标准贮备液(100. 0m g /L ;硝酸钾标准使用液(10. 00mg /L ; 4%(W /V硼酸溶液;
作者简介:郑京平(1961— ,女,福州市人,工程师,主要从事化学分析工作。
第1期郑京平:关于过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水中总氮方法改进探讨211结果偏低;第三是采用蒸汽消毒器时,温度难以控制,易造成消解温度低于123℃,造成消解温度偏低。
针对以上问题,提出了改进方案。采用硼酸-氢氧化钠为掩蔽剂以消除水体中钙、镁离子对测定的干扰,实现了用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法直接测定海水中总氮含量;通过加入硼酸-氢氧化钠溶液形成缓冲体系,降低了消解液的碱性,抑制了氨氮挥发造成的损失,同时,通过延长消解时间来提高过硫酸钾的氧化率;通过安装调压器,使消解温度易于控制,提高总氮测定方法的稳定性。改进后的方法统一了地表水,地下水淡水、海水中总氮的测定方法。特别适合江河入海污染物调查,由于不存在方法间误差,使数据更具有可比性。本文还通过进行大量实验和对实验数据的分析,对改进后的碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水质中总氮方法的实验条件和参数进行了优化选择,确定了最佳测定条件,并总结出实验中应注意的主要影响因素,为减少实验误差、保证实验结果准确性提供参考数据。
分别吸取0. 00、0. 10、0. 50、1. 00、2. 00、4. 00、6. 00、8. 00、10. 00mL硝酸钾标准使用液于25mL比色管中,用3. 5%氯化钠溶液稀释至10. 00mL标线,加入4mL 4%硼酸溶液,沿管壁缓慢加入5. 0mL碱性过硫酸钾溶液,迅速盖上磨口塞并顺一个方向拧紧,然后摇匀,用纱布及纱绳扎紧瓶塞,以防弹出,将比色管置于1000mL大烧杯中,放入医用手提蒸汽灭菌器中,加热,使压力表指针指到0. 12—0. 14M Pa,此时温度达123—126℃后开始计时,保持此温度加热60min,自然冷却,开阀放气,移去外盖,取出比色管并冷却至室温,加入(1+9盐酸溶液0. 3mL,用3. 5%氯化钠溶液稀释至25m L标线,混匀。以3. 5%氯化钠作参比调零,用10mm石英比色皿,选择双波长比色法同时在220mm及275mm处测定吸光度。然后计算出硝酸盐氮的校正吸光度A r值与相应的NO -3-N含量( g ,绘制校准曲线。
中图分类号:O 657. 32文献标识码:B文章编号:1004-8138(2011 01-0210-08
1引言
总氮是指水体中各种形态氮的总含量。水体中氮含量Байду номын сангаас增加会造成生物和微生物类的大量繁殖,消耗水中的溶解氧,使水体质量恶化,出现富营养状态。因此,总氮含量是控制水质质量的重要指标之一。
第28卷,第1期
2011年1月光 谱 实 验 室Chinese J ournal of Sp ectroscop y L abor atory Vol . 28, No . 1January , 2011
关于过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定
水中总氮方法改进探讨
郑京平
(福建省测试技术研究所 福州市北环中路61号350003
摘 要 针对海水中总氮的测定较繁琐,中间过程长,干扰物质多,分析时间长,重现性差,提出了采
用硼酸-氢氧化钠缓冲体系,通过控制溶液酸碱度,消除海水中钙、镁离子对测定的干扰,实现用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法直接测定海水中总氮含量。对于成分复杂,色度较高且铵氮含量较高的地表水,采取延长消解时间,降低溶液酸碱性来抑制氨氮挥发所造成损失。采用改进后的方法测定水中总氮,总氮质量浓度在0. 01—8. 00mg /L范围内符合比耳定律,其相关系数为0. 9999,加标回收率为94. 5%—102. 5%, RSD <2%,实验表明该方法操作简单,稳定性强,且灵敏度,准确度、精密度均令人满意。
目前,国内通常采用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法(GB /T 11894-1989[1]以下简称原有方法测定水质中总氮含量,该方法具有操作简单,试剂用量少,快速,设备简单、易得等优点。然而,在实际分析过程中也发现了一些问题:(1由于海水中存在大量的钙、镁离子,对该方法测定有严重干扰,造成测定结果严重偏高,而不适用。对于海水总氮分析,现国家标准采用
[2]铵态氮、亚硝酸盐氮转GB /T 12763. 4-2007方法,该方法是用过硫酸钾在碱性介质中将有机氮、
化为硝酸盐氮,硝酸盐氮经锌-镉还原为亚硝酸盐后与对氨基苯磺酰胺进行重氮化反应,反应产物再与1-萘替乙二胺二盐酸盐作用,生成深红色偶氮染料,然后再用光度法进行测定。该方法存在着操作繁琐,中间处理过程长,还原后的亚硝酸盐氮不稳定需及时测定等缺点,且海水分析多为服务性监测,测试频率不高,所配试剂易过期导致浪费。(2当测定成分复杂,色度较高且铵氮含量相对较高的地表水时,由于受到某些因素的影响,有时会出现水样中凯氏氮和硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的测试结果总和大于总氮测试结果的现象。这种结果显然是错误的。本文经过研究分析并进行了大量实验验证,认为问题主要是由于以下3个方面造成的:第一是由于在总氮消解过程所使用的消解液为碱性过硫酸钾,碱性过硫酸钾中的碱易与水样中溶解态氨及部分无机铵盐以氨气形式结合挥发逸出;第二是由于消解时间不够,一些难降解的有机态氮只部分转换成硝酸盐氮而造成总氮测试联系人,电话:(0591 87814374;手机:(0 13375985543; E -mail:19910513zzf@sina. com
3. 5%(W /V氯化钠溶液; (1+9 V /V盐酸溶液;碱性过硫酸钾溶液:称取40g过硫酸钾,另称取15g氢氧化钠,分别溶于无氨水中,冷却后混合稀释至1000mL。以上试剂均为分析纯。实验用水为无氨水(MILLI -Q超纯水-电阻率为18. 2M ·cm ,美国密里博公司。
2. 2实验方法
2. 2. 1校准曲线绘制
2实验部分
2. 1主要仪器和试剂
DU 650单光束扫描型紫外分光光度计(美国贝克曼公司; AE -240电子天平(瑞士梅特勒公司; YX280B手提式不锈钢蒸汽消毒器(上海三申医疗器械有限公司; T DGC2-2调压器(浙江飞泰电器股份有限公司; 25mL具塞玻璃磨口比色管。
硝酸钾标准贮备液(100. 0m g /L ;硝酸钾标准使用液(10. 00mg /L ; 4%(W /V硼酸溶液;
作者简介:郑京平(1961— ,女,福州市人,工程师,主要从事化学分析工作。
第1期郑京平:关于过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水中总氮方法改进探讨211结果偏低;第三是采用蒸汽消毒器时,温度难以控制,易造成消解温度低于123℃,造成消解温度偏低。
针对以上问题,提出了改进方案。采用硼酸-氢氧化钠为掩蔽剂以消除水体中钙、镁离子对测定的干扰,实现了用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法直接测定海水中总氮含量;通过加入硼酸-氢氧化钠溶液形成缓冲体系,降低了消解液的碱性,抑制了氨氮挥发造成的损失,同时,通过延长消解时间来提高过硫酸钾的氧化率;通过安装调压器,使消解温度易于控制,提高总氮测定方法的稳定性。改进后的方法统一了地表水,地下水淡水、海水中总氮的测定方法。特别适合江河入海污染物调查,由于不存在方法间误差,使数据更具有可比性。本文还通过进行大量实验和对实验数据的分析,对改进后的碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定水质中总氮方法的实验条件和参数进行了优化选择,确定了最佳测定条件,并总结出实验中应注意的主要影响因素,为减少实验误差、保证实验结果准确性提供参考数据。
分别吸取0. 00、0. 10、0. 50、1. 00、2. 00、4. 00、6. 00、8. 00、10. 00mL硝酸钾标准使用液于25mL比色管中,用3. 5%氯化钠溶液稀释至10. 00mL标线,加入4mL 4%硼酸溶液,沿管壁缓慢加入5. 0mL碱性过硫酸钾溶液,迅速盖上磨口塞并顺一个方向拧紧,然后摇匀,用纱布及纱绳扎紧瓶塞,以防弹出,将比色管置于1000mL大烧杯中,放入医用手提蒸汽灭菌器中,加热,使压力表指针指到0. 12—0. 14M Pa,此时温度达123—126℃后开始计时,保持此温度加热60min,自然冷却,开阀放气,移去外盖,取出比色管并冷却至室温,加入(1+9盐酸溶液0. 3mL,用3. 5%氯化钠溶液稀释至25m L标线,混匀。以3. 5%氯化钠作参比调零,用10mm石英比色皿,选择双波长比色法同时在220mm及275mm处测定吸光度。然后计算出硝酸盐氮的校正吸光度A r值与相应的NO -3-N含量( g ,绘制校准曲线。