廢水中氨氮測定實驗方法的研究

向德余，李 平

（東莞市大成環(huán)境檢測有限公司，廣東 東莞 523122）

廢水中氨氮測定實驗方法的研究

向德余，李 平

（東莞市大成環(huán)境檢測有限公司，廣東 東莞 523122）

電極測定廢水中氨氮具有操作簡便、分析周期短、檢測范圍廣等優(yōu)點，省去了絮凝沉淀或過濾等操作，因此在廢水檢測中得到廣泛應(yīng)用。本文對氨氣敏電極法實驗的原理及樣品測定進行了分析。

氨氣敏電極法；廢水檢測；氨氮

隨著印染工業(yè)的迅速發(fā)展，排入環(huán)境的廢水越來越多。水中氨氮的來源主要是生活污水中含氮有機物受微生物作用分解的產(chǎn)物、某些工業(yè)廢水及農(nóng)田排水。水體中的氨氮高可引起水體中富營養(yǎng)化現(xiàn)象，對魚類及某些水生生物產(chǎn)生毒害作用，甚至引起一系列環(huán)境問題。因此，氨氮的含量是判斷水體污染程度的一個重要標志。實驗室常用的氨氮測定方法有納氏試劑法、水楊酸一次氯酸鹽光度法及滴定法，這3種方法分析廢水時要對樣品進行預(yù)處理，比較費時。氨氣敏電極法已被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)自動站氨氮在線測定，但在實驗室很少使用，此方法不受色度、濁度及懸浮物的影響，無需對樣品進行預(yù)處理，而且具有操作簡便、線性范圍寬等優(yōu)點。因此，將此方法用于實驗室水中氨氮含量的測定具有重要的意義。本文采用氨氣敏電極法測定廢水中的氨氮，標準溶液進行校準后進行樣品測試，得到樣品中氨氮的含量。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

氨氣敏電極為一復(fù)合電極，以pH玻璃電極為指示電極，銀一氯化銀電極為參比電極。此電極置于盛有0.1 mol/L氯化銨內(nèi)充液的塑料套管中，并裝有氣敏膜。當水樣中加入離子強度調(diào)節(jié)液將pH提高到11以上，使銨鹽轉(zhuǎn)化為氨，生成的氨由于擴散作用通過氣敏膜（水和其他離子則不能通過），氨氣進入內(nèi)充液后，有如下平衡：

氨氣的產(chǎn)生使反應(yīng)向右移動，結(jié)果內(nèi)充液的pH值隨氨的進入而增高，由pH玻璃電極測得其變化，在恒定的離子強度、溫度、性質(zhì)及電極參數(shù)下測得的電動勢與水樣中氨濃度符合能斯特方程。由此可從測得樣品的電位值，確定樣品中氨氮的含量。儀器讀數(shù)模式有兩種，一種為使用離子計，此方式儀表顯示的數(shù)值即為樣品中氨氮的濃度，另一種為使用mV計，通過繪制校準曲線，確定未知樣品的濃度。

1.2 主要儀器及設(shè)備

美國?thermo高性能氨氣敏電極9512HPBNWP；Star系列的pH/離子測量儀。

1.3 試劑

離子強度調(diào)節(jié)劑（ISA），型號：951211，ISA用于含N濃度高于1.0 μg/mL的樣品；離子強度調(diào)節(jié)劑（ISA），型號：951011，低濃度ISA用于含N濃度低于1μg/mL的樣品；電極填充液，951209；以上試劑為thermo公司專用試劑。

蒸餾水或去離子水（無氨水）；氨氮標準貯備液：c（NH3－N）＝1.00 mg/mL；氨氮標準使用液：氨氮的質(zhì)量濃度分別為0.01、0.1、1、10、20、50、80、100 μg/mL；氨標準液：質(zhì)量濃度為1 μg/mL；氨電極儲存液，由100 mL 1μg/mL的氨標準液和1 mL低濃度ISA配制而成（951011）。

1.4 電極的準備

（1）可以使用組裝的外電極或新的氣敏膜組裝新電極（組裝時輕輕敲打電極，趕走氣泡）。新電極經(jīng)過了干放，在組裝之前，必須將內(nèi)電極浸泡在填充液中至少2 h，在填充液中浸泡過夜可得到最佳效果。

（2）使用前15 min將氨電極浸入氨電極儲存液中。電極儲存液由100 mL 1 μg/mL的氨標準液和1 mL低濃度ISA配制而成（951011）。

（3）電極的儲存。測量間期：將電極儲存在電極儲存液中；日常儲存（過夜和1周以內(nèi)）：將電極儲存在電極填充液中（951209）；長期儲存（超過1周）：分解電極，用蒸餾水沖洗電極的各個組件。放干后將電極重新組裝好，不要加填充液，也不要安裝氣敏膜。在電極使用前，根據(jù)電極的準備部分重新組裝電極。

1.5 實驗步驟

實驗步驟：①電極的準備處理；②將電極連接到儀表上；③電極斜率的檢查。

電極在濃度差10倍的兩個溶液中的電位差被定義為電極斜率，該值是檢查電極性能的最佳途徑。

1.5.1 電極斜率的檢查樣品中氨氮的質(zhì)量濃度高于1 μg/mL

（1）取100 mL蒸餾水到150 mL燒杯中，測定高濃度樣品時加入2 mL離子強度調(diào)節(jié)劑（951211），充分攪拌，并將儀表轉(zhuǎn)換到mV模式。

（2）用蒸餾水沖洗電極，甩干并放入步驟1所配制的溶液中，同時要避免氣泡附著在氣敏膜。如果氣敏膜上附著氣泡，請輕輕敲擊電極。

（3）選擇1 000 μg/mL的氨氮標準液，移取1 mL加入到燒杯中，充分攪拌，等待電極讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄mV值。

（4）移取10 mL相同標準液加入到同一燒杯中，充分攪拌，等待電極讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄mV值。

（5）當溶液溫度在20～25 ℃時，電極斜率應(yīng)在－54～60 mV，斜率在此范圍內(nèi)方可進行校準和樣品測量。如果斜率不在此范圍，需尋找原因進行故障排除。

在測定低濃度樣品（即樣品的氨氮濃度低于1μg/mL）進行電極斜率檢查時，將步驟1中2 mL離子強度調(diào)節(jié)劑（951211）改為1 mL低離子濃度ISA（951011），步驟3中選擇標準溶液的濃度由1 000 μg/mL氨氮標準液改為100 μg/mL或10 μg/mL的氨氮標準液，其余步驟均相同。

1.5.2 校準與樣品測量（樣品濃度需介于標準溶液濃度之間）

校準和樣品測量（使用離子計）高濃度樣品的校準步驟如下（樣品中氨氮質(zhì)量濃度高于1 μg/mL）。

（1）取100 mL低濃度的標準液于150 mL燒杯，加2 mL離子強度調(diào)節(jié)劑（951011），充分攪拌。

（2）用蒸餾水沖洗電極，甩干并放入燒杯中，等待讀數(shù)穩(wěn)定，參照儀表操作手冊將顯示調(diào)整到標準液的濃度值。

（3）取100 mL高濃度的標準液于另一個150 mL燒杯中，加入2 mL離子強度調(diào)節(jié)劑（951211），充分攪拌。

（4）用蒸餾水沖洗電極，晾干并放入燒杯中，等待讀數(shù)穩(wěn)定，參照儀表操作手冊將顯示調(diào)整到標準液的濃度值。

（5）采用多點校準，可重復(fù)（3）～（4）步驟。

（6）記錄電極斜率。當溶液溫度在20～25 ℃時，電極斜率應(yīng)該在－54～60 mV之間。

（7）取100 mL樣品于150 mL燒杯中，加人2 mL離子強度調(diào)劑（951211），充分攪拌。

（8）用蒸餾水沖洗電極，甩干并放人燒杯中，等到讀數(shù)穩(wěn)定，儀表所顯示的數(shù)值即為樣品的濃度。

低濃度校準步驟與高濃度校準基本相同，不同的是低質(zhì)量濃度樣品測量采用1.0、0.1、0.01 μg/mL 3個標準液進行校準，加入的是低濃度ISA（951O11），校準液與ISA的體積比由高濃度樣品的50∶1改為100∶1，即100 mL校準液加入1 mL低濃度ISA（951011）。

1.5.3 校準和樣品測量（使用mV計）

使用mV計的步驟與使用離子計基本相同，不同的是使用mV計模式時，采用標準溶液進行校準時，需記錄標液的濃度和儀器顯示的mV值，之后以測量所得標準液的電位為線性坐標，標準液濃度為對數(shù)坐標繪制校準曲線。根據(jù)繪制的校準曲線和未知樣品測定的mV值，確定未知樣品的濃度。

2 樣品測定

取某廠污水處理裝置進口水樣Sample 1、總排口Sample 2和出口水樣Sample 3進行測定。

2.1 標準溶液及ISA的選擇

樣品中氨氮濃度不同，進行測試時選擇的標準溶液和ISA不同，對于高濃度樣品Sample 1與Sample 2，選擇的標準溶液質(zhì)量濃度為1、20、50、80、100 μg／mL，標準液和樣品分別取樣100 mL，之后加人2 mL離子強度調(diào)節(jié)劑（951211），對于Sample 3進行校準的標準溶液分別為0.01、0.1、1 μg/mL氨氮標準液，標準液和樣品分別取50 mL，之后加入0.5 mL低離子濃度ISA（951011）。

2.2 加標回收實驗

氨氣敏電極法測定水樣進行了加標回收實驗，結(jié)果見表1，可以看出Sample 1和Sample 2加標回收率分別為96.2%和93.1%，Sample 3的回收率要低一些，為87.5%。

表1 加標回收率試驗

2.3 對照試驗

將氨氣敏電極法與納氏試劑光度法進行對照試驗，結(jié)果見2，可以看出Sample 1、Sample 2和Sample 3的相對誤差為－0.26%、4.98%、－5.95%，兩種方法基本吻合。而電極法不需要前處理，在各種有色渾濁等廢水中顯示出其優(yōu)越性。

表2 電極法和納氏試劑比色法結(jié)果比較

由結(jié)果可以看出，氨氣敏電極用于廢水中氨氮的測定準確度及精密度良好，與納氏試劑光度法測定結(jié)果基本吻合。在同等條件下，相對于高濃度的樣品，低濃度樣品的準確度和精密度要低一些，重復(fù)性和穩(wěn)定性差一些，這可能是由于低濃度響應(yīng)時間長（需要幾分鐘，當濃度低于0.1 μg/mL，電極穩(wěn)定時間需要5 min以上），氨氣逸散造成的，因此，在測量時確保標準溶液和樣品的密封性，并盡量使用表面積與容積小的燒杯，以避免氨氣逸散造成損失。

3 結(jié)束語

綜上所述，氨氣敏電極測定污水中的氨氮，操作簡單，無須對樣品進行預(yù)處理，省去了絮凝沉淀或過濾等操作，節(jié)約了分析時間，適合于實驗室大批量廢水中氨氮含量的測定，尤其對于高濃度廢水更具有優(yōu)越性。

1 王朝明.談氨氮測定時應(yīng)注意的幾點問題［J］.長春大學(xué)學(xué)報，2007（02）

2 陳彩霞.氨氮測定中水樣預(yù)處理方法的改進［J］.海南師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2006（03）

In Waste Water Ammonia Nitrogen Determination Experimental Technique Research

Xiang Deyu, Li Ping

In the electrode determination waste water the ammonia nitrogen has the operation to be simple, the analysis cycle is short,detection range broad and so on merits, has omitted operations and so on flocculent precipitate or filtration, therefore obtains the widespread application in the waste water examination. This article determined to the ammonia gas electrode law experiment’s principle and the sample the good analysis.

ammonia gas electrode law; waste water examination; ammonia nitrogen

X830.2

A

1000－8136（2011）03－0028－02