金屬離子對(duì)冶煉廢水中氨氮測(cè)定的影響分析

趙 海

（湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)，湖北 孝感 432000）

隨著工業(yè)化的不斷推進(jìn)，人們?cè)诳吹焦I(yè)發(fā)展的同時(shí)也更加關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，如今工業(yè)生產(chǎn)中冶煉生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，在評(píng)判工業(yè)廢水和生活用水污染程度時(shí)常以其中的氨氮含量為標(biāo)準(zhǔn)。

為了能夠確保冶煉廠所排放廢水符合排放要求，需要對(duì)其中的氨氮物質(zhì)含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。

由于國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視不斷提高，更多的冶煉企業(yè)將精力投入到污水的氨氮測(cè)定工作中，因此嘗試使用了不同的氨氮測(cè)定方法，這些方法能夠準(zhǔn)確的對(duì)水中的氨氮含量進(jìn)行測(cè)定，所得到的結(jié)果可信度高，在多種方法中以分光光度法的效果最佳，運(yùn)用范圍最廣，并且操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，已得到廣泛推廣。

但是在進(jìn)行氨氮含量測(cè)定時(shí)會(huì)存在很多的外在因素對(duì)測(cè)定結(jié)果造成干擾，為此下文將以分光光度法為檢測(cè)方法，金屬離子對(duì)冶煉廢水氨氮測(cè)定的影響進(jìn)行分析，得出兩種之間的關(guān)系，為后續(xù)冶煉廢水中氨氮含量測(cè)定的準(zhǔn)確性提供保障。

1 冶煉廢水中氨氮的定義

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。氨氮是水體中的營(yíng)養(yǎng)素，可導(dǎo)致水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物，對(duì)魚類及某些水生生物有毒害，對(duì)人體也有不同成對(duì)的危害。

在水質(zhì)環(huán)境檢測(cè)中，氨氮是判斷飲用水、水源水、地表水污染程度的重要指標(biāo)之一。方法原理為以游離態(tài)的氨和銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮含量成正比，于波長(zhǎng)420nm處測(cè)量吸光度。

2 金屬離子的定義

以廢水中碳酸鹽的含量作為水中硬度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，并且將冶煉水中金屬離子如鈣離子和鎂離子的總濃度表示金屬離子。

金屬離子直接影響水體的質(zhì)量，對(duì)于硬度高于一定值的水體是不能進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)和生活使用的，我國(guó)規(guī)定大于450mg/L的水體不能作為飲用水，如若飲用將會(huì)導(dǎo)致結(jié)石等危害，嚴(yán)重影響居民的身體健康。因此對(duì)使用的水體進(jìn)行總硬度測(cè)定是很有必要的，無(wú)論是生活用水還是工業(yè)用水。如今對(duì)冶煉廢水測(cè)定有很多方法，但是應(yīng)用最為廣泛的是EDTA（乙二胺四乙酸二鈉）滴定法，該方法簡(jiǎn)單易于操作，其主要原理是通過(guò)消耗的EDTA推算出金屬離子，結(jié)果準(zhǔn)確。

3 冶煉廢水中氨氮含量的納氏試劑分光光度測(cè)量法

采用納氏試劑分光光度法對(duì)冶煉廠排放廢水中氨氮含量進(jìn)行測(cè)定，該方法主要使用具有碘化鉀和碘化汞的堿性溶液加入樣品中，樣品中的含氨物質(zhì)會(huì)與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生淡紅棕色膠態(tài)配合物，根據(jù)生產(chǎn)物可在波長(zhǎng)420mm處表現(xiàn)出吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可推算出測(cè)試廢水中氨氮含量?？紤]到水中存在多種金屬離子，在進(jìn)行氨氮含量測(cè)定時(shí)，這些離子會(huì)不同程度的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)誤差。

為了保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要在測(cè)定之前對(duì)可能造成結(jié)果誤差的金屬離子等物質(zhì)進(jìn)行排除，降低對(duì)測(cè)定的影響。納氏試劑分光光度法能夠在0.025mg/L～2mg/L的濃度范圍內(nèi)進(jìn)行氨氮含量的測(cè)定。并且該方法具有效率高和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，測(cè)定所需成本低測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。但是該方法也有一定的缺點(diǎn)，其使用的試劑具有很強(qiáng)的毒性，并且對(duì)顯色劑要求高，在完成測(cè)定后需要對(duì)水樣進(jìn)行集中處理，不得隨意放置，測(cè)定時(shí)也要根據(jù)要求確定試劑的用量，減少造成的污染。

4 金屬離子與冶煉廢水中氨氮含量測(cè)定的關(guān)系

4.1 試驗(yàn)原理

試驗(yàn)的原理是冶煉廢水樣中的氨和銨離子等游離態(tài)物質(zhì)與納氏試劑進(jìn)行反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生淡紅棕色膠態(tài)配合物，由于該生成物能夠在波長(zhǎng)420mm處表現(xiàn)出吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)而推算出冶煉廢水測(cè)試樣品中氨氮的含量。

如果測(cè)試樣品中存在較多的鈣離子會(huì)影響到測(cè)定結(jié)果，這是由于納氏試劑中的氫氧根會(huì)與鈣離子發(fā)生反應(yīng)，會(huì)使與氨氮含量有關(guān)的比色產(chǎn)生改變，這就需要在試驗(yàn)之前進(jìn)行鈣離子排除。

整體來(lái)說(shuō)采用納氏試劑分光光度法能夠很好的完成對(duì)水中的總硬度對(duì)氨氮含量影響的分析研究。

4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析

4.2.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

將使用不同試劑所測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)存在明顯偏差的結(jié)果進(jìn)行剔除，根據(jù)吸光度結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。繪制得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線是分析試驗(yàn)結(jié)果的重要依據(jù)。

4.2.2 測(cè)定樣品

標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法見國(guó)標(biāo)納氏試劑分光光度法，所取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為 ：0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ml，所測(cè)吸光度分別為：0.54×10-1、0.84×10-1、1.24×10-1、1.88×10-1、3.33×10-1、4.74×10-1、6.06×10-1、7.37×10-1，扣除標(biāo)準(zhǔn)空白0.54×10-1的吸光度為：0.00、0.30×10-1、0.70×10-1、1.34×10-1、2.79×10-1、4.20×10-1、5.52×10-1、6.83×10-1，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=6.89×10-2x-0.03×10-2，r=1.002.2試樣測(cè)定①取2支50mL的比色管，直接加無(wú)氨水至刻度線；②取12支比色管，均加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00ml，然后分別加入0.00、0.00、2.00、2.00、4.00、4.00、6.00、6.00、8.00、8.00、10.00、10.00ml碳酸鈣的1+1鹽酸溶液；③重復(fù)②中的操作，只是改變氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液為2.50ml。④用無(wú)氨水將上述試樣定容至50ml。⑤向所有比色管中加入納氏試劑1.00mL，迅速搖勻。⑥放置10min后，在波長(zhǎng)420nm下，用20mm比色皿測(cè)定吸光度。將加入同體積碳酸鈣的1+1鹽酸溶液的兩組吸光度取平均值，并扣除空白吸光度記下結(jié)果。所取體積為5.00ml、2.50ml氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液加入不同體積碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)測(cè)定的吸光度。

由圖1我們可以看到，氨氮5.00ml和2.50ml測(cè)定的吸光度隨碳酸鈣溶液濃度增大而緩慢增大。

由于鈣離子與納氏試劑中的0H-反應(yīng)生成的氫氧化鈣，碳酸鈣濃度小時(shí)，生成氫氧化鈣分子間距離比較大，測(cè)定時(shí)對(duì)光束的散射作用??；隨著碳酸鈣濃度的增大，氫氧化鈣分子間的距離逐漸變小，對(duì)光束的散射作用也隨之變大，致使吸光度緩慢增大。

4.3 金屬離子與氨氮測(cè)定兩者關(guān)系

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以總結(jié)得到，處于一定濃度的氨氮含量是，且金屬離子在限定值以內(nèi)，吸光度與硬度成正比；如果金屬離子大于一定值時(shí)，吸光度會(huì)出現(xiàn)跳躍性增長(zhǎng)；如果金屬離子大于水中Ca（OH）2溶液的溶解度將會(huì)導(dǎo)致吸光度的數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。

金屬離子受到氨氮濃度的影響很大，如果冶煉廢水中氨氮濃度時(shí)刻變化，所得到的總硬度上限也會(huì)存在不同，總硬度的限定值與氨氮含量的濃度成正比。

并且氨氮濃度不能過(guò)大，一旦氨氮濃度過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致金屬離子大于廢水中Ca（OH）2溶液的溶解度，所測(cè)得的吸光度數(shù)據(jù)會(huì)有很大誤差。

5 結(jié)論

由于環(huán)保意識(shí)的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)所排放廢水的質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注，本文以此為研究方向研究了影響冶煉廢水質(zhì)量的兩種重要因素，金屬離子與氨氮含量，并得到了兩種之間的關(guān)系。

通過(guò)本文的實(shí)驗(yàn)可知，進(jìn)行水體的質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)，不僅需要對(duì)冶煉廢水中氨氮含量進(jìn)行測(cè)定而且還要測(cè)定金屬離子，這兩個(gè)指標(biāo)都是影響水體能否使用的重要因素。并且在進(jìn)行氨氮測(cè)定時(shí)需要依據(jù)文中的規(guī)律進(jìn)行，合理把控金屬離子，避免測(cè)定的結(jié)果出現(xiàn)誤差。