【圖文專輯】第十四講:分光光度法——氨氮

2021-01-14 小備化驗室

生活汙水中含氮有機物受微生物作用的分解產物,某些工業廢水(焦化廢水和合成氨化肥廠廢水),以及農田排水。此外,無氧環境中,水中存在的亞硝酸鹽也可受微生物作用還原為氨。


無氨水:

納氏試劑: 

二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀(HgCl2-KI-KOH)溶液

碘化汞-碘化鉀-氫氧化鈉(HgI2-KI-NaOH)溶液


二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀(HgCl2-KI-KOH)溶液


碘化汞-碘化鉀-氫氧化鈉(HgI2-KI-NaOH)溶液


稱取 50.0 g 酒石酸鉀鈉(KNaC4H6O6· 4H2O)溶於 100 ml 水中,加熱煮沸以驅除氨,充分冷卻後稀釋至 100 ml。    

稱取 10.0 g 硫酸鋅(ZnSO4· 7H2O)溶於水中,稀釋至 100 ml。二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀(HgCl2-KI-KOH)溶液。

稱取 0.05 g 溴百裡酚藍溶於 50 ml 水中,加入 10 ml 無水乙醇,用水稀釋至 100 ml。


1. 去除餘氯若樣品中存在餘氯,可加入適量的硫代硫酸鈉溶液去除。每加 0.5 ml 可去除 0.25 mg 餘氯。用澱粉-碘化鉀試紙檢驗餘氯是否除盡。100 ml 樣品中加入 1 ml 硫酸鋅溶液和 0.1~0.2 ml 氫氧化鈉溶液(氫氧化鋅絮凝劑),調節 pH 約為 10.5,混勻,放置使之沉澱,傾取上清液分析。必要時,用經水衝洗過的中速濾紙過濾,棄去初濾液 20 ml。也可對絮凝後樣品離心處理。

將 50 ml 硼酸溶液移入接收瓶內,確保冷凝管出口在硼酸溶液液面之下。分取 250 ml 樣品,移入燒瓶中,加幾滴溴百裡酚藍指示劑,必要時,用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調整 pH 至 6.0(指示劑呈黃)~7.4(指示劑呈藍色),加入 0.25 g 輕質氧化鎂及數粒玻璃珠,立即連接氮球和冷凝管。加熱蒸餾,使餾出液速率約為 10 ml/min,待餾出液達 200 ml 時,停止蒸餾,加水定容至 250 ml。

雜質影響: 蒸餾過程中,某些有機物很可能與氨同時餾出,影響測定。

吸收效率:氨氮從液相中逃逸主要發生在蒸餾中前期, 特別是氨氮濃度較高的水樣,氨氣在水樣未沸騰的前期已經從液相中大量逸出,為了保證吸收效率, 開始加熱一定不能過快,緩緩升溫,否則易造成氨吸收不完全。

蒸餾器清洗:向蒸餾燒瓶中加入350 ml水,加數粒玻璃珠,裝好儀器,蒸餾到至少收集100 ml水,將餾出液及瓶內殘留液棄去。

在8個50ml比色管中,分別加入 0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml氨氮標準工作溶液(ρN=10μg/ml)其所對應的氨氮含量分別為0.0、5.0、 10.0、20.0、40.0、60.0、80.0和100µg,加水至標線。加入1.0ml酒石酸鉀鈉溶液, 搖勻,再加入納氏試劑1.5ml或1.0ml,搖勻。放置10min後,在波長420nm下,用20mm 比色皿,以水作參比,測量吸光度。以空白校正後的吸光度為縱坐標,以其對應的氨氮含量(µg)為橫坐標,繪製校準曲線。

     清潔水樣:直接取 50 ml,按與校準曲線相同的步驟測量吸光度。有懸浮物或色度幹擾的水樣:取經預處理的水樣 50 ml(若水樣中氨氮質量濃度超過 2 mg/L,可適當少取水樣體積),按與校準曲線相同的步驟測量吸光度。       註:經蒸餾或在酸性條件下煮沸方法預處理的水樣,須加一定量氫氧化鈉溶液,調節水樣至中性,用水稀釋至 50 ml 標線,再按與校準曲線相同的步驟測量吸光度。

空白試驗:用水代替水樣,按與樣品相同的步驟進行前處理和測定。


       註:採用蒸餾法-硼酸吸收液法測定結果有時存在嚴重偏低情況,可將吸收後的硼酸溶液用1mol/L氫氧化鈉溶液調pH值至7~9左右(鹼性不宜過大,否則待測氨氮可轉化為氨氣逃逸)後再加入掩蔽劑、納氏試劑測定。如果出現紅色沉澱,說明水樣的酸鹼性沒有調節好。


他山之石:


水樣的保存

通過氨氮水樣保存時間的測定,人們發現,把 5mL 硫酸加入到 1 L 含有氨氮的地表水中,兩者發生氧化還原反應,直到 pH 小於 2,便可以達到抑制氨氮水解的效果。將水樣置於 20 ~ 28℃的環境中保存 15 d,15 d 後發現操作對氨氮的測定結果影響十分微弱。有學者進行了對比試驗,採集水樣後立刻加入鹽酸進行酸化,直至 pH 值小於 2。注入聚乙烯瓶保存,保存環境為密閉環境,室溫保存 30 d,試驗發現,氨含量恆定。值得注意的是,確保待測水樣不受到氨的汙染,放在隔離於實驗操作室的地方,涉及濃氨水和氨緩衝液的試驗,應注意在通風櫥內完成,同時注意氨氮測定要與其分開測定,以免相互幹擾,對試驗結果造成影響。配製的納氏試劑加入氯化汞時,碘化鉀溶液的溫度會發生變化,溫度稍微升高,大概在 40℃,檢出限相對較低,反應靈敏度較高。納氏試劑的保存條件是在低溫條件下,冰箱的冷藏室是不錯的選擇,這樣可以防止顏色加深,從而確保空白值的穩定性。在測定氨氮過程中,若使用氨氣敏電極測定,應注意水樣溫度和標準溶液溫度保持恆定,這樣才能使電極斜率與標準電勢保持恆定不變。
試驗表明,當水體中的氨氮測定值為 0.236mg/L,這時的水樣呈現的是酸性,水體的 pH 值大於7 時,測定值為 1 035 mg/L;當水體的 pH 值等於 7 時,氨氮測定值為 0.920 mg/L。這些數據說明,水體中的氨氮含量和酸鹼度有著密切的聯繫。在測定水體氨氮含量時採用納氏試劑,把氫氧化鈉溶液加入水體中,對納氏試劑有較大影響。經過多次重複試驗得出結論,中和 10 mL 硼酸的氫氧化鈉最佳用量是 5 mL,而這時測定的 pH 值是 12.49。當溶液環境的 pH < 11時,溶液中的銨根離子就不能全部轉化為 NH3,導致的結果就是測定值偏低;當溶液環境的 pH > 11 時,有 99% 的 NH4+ 完全轉化成 NH3,此時 pH 值對測定電極電位不會產生影響 。
特別提醒:納氏試劑法的碘化汞有劇毒,屬於B級無機劇毒類物品 ,容易汙染環境,入手途徑困難,回收過程複雜;水楊酸鹽法試劑較為溫和,安全無毒,入手方便,回收簡易。

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