檢測(cè)污水中氨氮大于總氮原因簡析及改善

欒啟夏

摘要：通常情況下同一個(gè)水樣中的氨氮值應(yīng)該小于總氮值，但是在實(shí)際的檢測(cè)工作中常常遇到同一個(gè)水樣氨氮值大于總氮的情況，基于數(shù)據(jù)與理論值的差異，本文探討了出現(xiàn)這種情況的主要原因是當(dāng)水樣中氨氮占據(jù)總氮的絕大部分比例時(shí)，堿性過硫酸鉀消解條件下，總氮中的氨氮會(huì)以氨氣的形式逸散在氣相中極易造成損失，并通過對(duì)比分析了改進(jìn)密封性對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的改善情況。

關(guān)鍵詞：總氮;氨氮;堿性過硫酸鉀法

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）01-0-02

Abstract：Generally， the ammonia nitrogen value in the same water sample should be less than the total nitrogen value.However， in the actual testing work，the same water sample ammonia nitrogen value is often greater than the total nitrogen.Based on the difference between the data and the theoretical value，this paper The main reason for the occurrence of this situation is that when the ammonia nitrogen accounts for the majority of the total nitrogen in the water sample， the ammonia nitrogen in the total nitrogen will escape in the middle of the gas phase in the form of ammonia gas under the condition of alkaline potassium persulfate digestion.It is easy to cause losses， and through comparison， the improvement of experimental data is improved by improving the sealing performance.

Key words：Total nitrogen;Ammonia nitrogen;Alkaline potassium persulfate method

總氮是指水體中有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等所有含氮化合物中氮的含量之和。總氮和氨氮是反映水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，也是地表水、生活污水和工業(yè)廢水監(jiān)測(cè)中的常規(guī)分析項(xiàng)目。目前實(shí)驗(yàn)室常使用堿性過硫酸鉀法檢測(cè)水中的總氮，連續(xù)流動(dòng)法和納氏試劑分光光度法檢測(cè)氨氮[1]。理論上，同一樣品的總氮包含氨氮，測(cè)定值前者應(yīng)大于后者，然而在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)：氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的測(cè)定總和大于總氮，甚至在測(cè)定一批污水處理廠進(jìn)水時(shí)氨氮的測(cè)定值高于總氮測(cè)定值。采用不同檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比研究表明，問題主要存在于總氮消解的過程中，即采用堿性過硫酸鉀為消解液，其中的堿與水樣中的氨氮反應(yīng)生成氨水，氨水揮發(fā)生成氨氣和水，造成總氮的測(cè)定結(jié)果偏低[2-8]。本文針對(duì)這一問題進(jìn)行研究，并提出了一些改進(jìn)方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 堿性過硫酸鉀法測(cè)總氮部分儀器與試劑

1.1.1 儀器和器具

（1）25mL具塞玻璃磨口比色管;（2）壓力蒸汽消毒器，壓力1.2kg/cm2，消解溫度為120℃;（3）紫外可見分光光度計(jì) CARY 100。

1.1.2 試劑

（1）分析時(shí)均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的分析試劑，實(shí)驗(yàn)用水為新制備的去離子水;（2）堿性過硫酸鉀溶液：稱取40.0g過硫酸鉀（K2S2O8）溶于600mL水中（可置于50℃水浴中加熱至全部溶解）;另稱取15.0g氫氧化鈉（NaOH）溶于300mL水中，待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，混合兩種溶液定容至1000mL，存放于聚乙烯瓶內(nèi)，可貯存一周;（3）（1+9）鹽酸：10mL鹽酸用純水定容至100mL;（4）硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：計(jì)量局或國家環(huán)?？偩殖鍪鄣臉?biāo)準(zhǔn)原液;標(biāo)準(zhǔn)貯備液（100μg/mL硝酸鹽氮）吸取硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)原液，稀釋至定量標(biāo)線，加入數(shù)滴三氯甲烷為保護(hù)劑，至少可穩(wěn)定6個(gè)月;（5）硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液（10μg/mL硝酸鹽氮）：將100μg/mL硝酸鹽氮貯備液稀釋10倍而得。

1.2 流動(dòng)注射測(cè)總氮部分儀器和試劑

1.2.1 儀器

荷蘭SKALAR公司SAN++連續(xù)流動(dòng)分析儀;

儀器參數(shù)：采樣時(shí)間：80s;清洗時(shí)間：80s;空氣時(shí)間：0s;

波長：氨氮 660nm;皿寬：10mm。

1.2.2 試劑

（1）蒸餾試劑（A）：將5gEDTA二鈉溶于約600mL水中，加入140g氫氧化鈉，用水定容至1L;（2）硫酸溶液（B）：將7.5mL濃硫酸緩緩加入800ml蒸餾水中，用水定容至1L;（3）緩沖溶液（C）：將30.0g檸檬酸三鈉（C6H5O7Na3.2H2O）溶于約800mL水中，用水定容至1L，加入2mL Brij 35（30%），混勻，用鹽酸調(diào)pH到5.2±0.1，4℃冰箱中可保存一星期，棕色瓶儲(chǔ)存;（4）水楊酸鈉溶液（E）：將70g水楊酸鈉（C7H5NaO3）和1g硝普鈉（Na2[Fe（CN）5NO].2H2O）溶于約600mL水中，緩慢加入250mL 20%氫氧化鈉溶液，用水定容至1L，需過濾，4℃冰箱中可保存一星期，棕色瓶儲(chǔ)存;（5）二氯異氰脲酸鈉溶液（F）：將3.491g二氯異氰脲酸鈉溶于約800mL水中，用水定容至1L，4℃冰箱中可保存一星期;（6）氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制（1000mg/L N）：將3.819g氯化銨（NH4Cl）溶于800mL水中，用水定容至1L，搖勻，4℃冰箱中可保存一個(gè)月。按文獻(xiàn)[9]納氏試劑法測(cè)定氨氮的含量。

2 結(jié)果與討論

對(duì)這批氨氮檢測(cè)值大于總氮的水樣抽取兩個(gè)，同時(shí)用納氏試劑法檢測(cè)氨氮濃度得到以下數(shù)據(jù)（見表1）：

其中使用納氏試劑法和流動(dòng)注射法測(cè)得氨氮數(shù)據(jù)相近，則問題出在堿性過硫酸鉀法測(cè)總氮的檢測(cè)過程中。查閱相關(guān)文獻(xiàn)在環(huán)境樣品的檢測(cè)過程中，氨氮在堿性介質(zhì)條件下會(huì)以氨氣形式逸散在消解管的氣相中，這樣通過后續(xù)分光比色法測(cè)管內(nèi)液相部分，得出的總氮只是部分沒有逸散到氣相中的氨氮。所以當(dāng)水樣中氨氮的含量較高時(shí)，容易出現(xiàn)總氮測(cè)定值低于氨氮值的情況。改變消解介質(zhì)既無法提高氨氮向硝酸鹽氮的轉(zhuǎn)化率，也無法減少消解過程中氨氣的揮發(fā)損失。可通過控制消解液（堿性過硫酸鉀溶液）的用量、延長消解時(shí)間和選用小體積消解管等來提高氨氮的轉(zhuǎn)化率。

通過氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液模擬氨氮所占比例較大的水樣，對(duì)照在高壓加熱時(shí)使用3M封口膜密封具塞比色管和使用海綿封口塞的具塞比色管的總氮數(shù)據(jù)，以k表示總氮含量與氨氮含量的比值，結(jié)果見表2。

由數(shù)據(jù)可以看出，在堿性介質(zhì)條件下，氨氮會(huì)以氨氣形式逸散在消解管的氣相中，如果密封不夠嚴(yán)密很容易逸散，使得檢測(cè)結(jié)果偏低，回收僅僅在60%～70%之間，而使用3M封口膜進(jìn)行進(jìn)一步密封，測(cè)得的結(jié)果回收均在80%以上。

3 結(jié)果與討論

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)水樣中氨氮占據(jù)大部分比例時(shí)，總氮數(shù)據(jù)容易小于氨氮檢測(cè)值，主要是因?yàn)?，氨氮在堿性介質(zhì)中高溫高壓的條件下會(huì)以氨氣的形式逸散在氣相中，以往的具塞磨口比色管密封性不足以保證氨氣的溢出。包裹3M封口膜對(duì)于消解的損失有較好的彌補(bǔ)性。經(jīng)空白試驗(yàn)驗(yàn)證封口膜對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果無其他帶入式干擾。在此基礎(chǔ)上，對(duì)總氮測(cè)定過程中各因素進(jìn)行改進(jìn)探討，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)最終得出：在取樣時(shí)確保測(cè)定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)的前提下，通過稀釋使氨氮的含量在40μg以下時(shí)再消解測(cè)定總氮，是較好的解決總氮測(cè)定中消解損失的方法。下一步，可更進(jìn)一步分析影響總氮回收率的因素，尋找可靠的實(shí)驗(yàn)方法增加數(shù)據(jù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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[9]GB 7479-1087，水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑光度法[S].

收稿日期：2019-10-07

作者簡介：欒啟夏（1984-），女，漢族，碩士學(xué)歷，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。