垃圾滲濾液中總氮指標(biāo)測(cè)定的質(zhì)量控制及分析

張哲麟 劉月曼 王榮娟 郭會(huì)超 肖麗萍

摘要：針對(duì)生活垃圾滲濾液這類碳氮比（C/N）低、成分復(fù)雜的高濃度廢水中總氮指標(biāo)的測(cè)試，圍繞環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域使用最廣泛的堿性過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法，研究了從實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)環(huán)境、化學(xué)試劑、人員操作等方面對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，分析了在220nm和275nm處紫外光區(qū)有吸收的干擾離子對(duì)該類水測(cè)定結(jié)果的影響。通過(guò)加標(biāo)回收、第三方實(shí)驗(yàn)室采用不同檢測(cè)方法平行樣測(cè)定等手段表明對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程關(guān)鍵點(diǎn)的控制能夠很好地保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在分析檢測(cè)數(shù)據(jù)得到很好的質(zhì)量控制的前提下，進(jìn)一步開(kāi)展了水樣中含有鹽分時(shí)對(duì)TN測(cè)定結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)水樣中碳酸鹽會(huì)貢獻(xiàn)TN值、鐵鹽及鉻鹽的存在會(huì)使TN測(cè)定值偏低。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液;總氮;紫外分光光度法;質(zhì)量控制;干擾因素

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.064

Determination of total nitrogen index in landfill leachate：quality control and analysis

Zhang Zhelin1，Liu Yueman1，Wang Rongjuan1，Guo Huichao1，Xiao Liping2

（1.Hunan Capital Investment Co.，Ltd.，Changsha Hunan 410007，China;2.Zhuzhou Capital Water Co.，Ltd.，Zhuzhou Hunan 412000，China）

Abstract：The total nitrogen index test aims at high-concentration wastewater with low carbon to nitrogen ratio （C / N） and complex composition such as landfill leachate.Based on the most widely used alkaline potassium persulfate oxidation ultraviolet spectrophotometry in the field of environmental protection monitoring， the influence of the experimental environment，chemical reagents， personal operation and other aspects on the measurement results was studied， and The influence of the interference ions absorbed in the ultraviolet region at 220nm and 275nm on this type of water were analyzed.By means of standard recovery and a third-party laboratory using different detection methods for parallel sample determination， it is shown that the control of key points in the experimental process can ensure the accuracy of the data. Under the premise of obtaining good quality control when analyzing the test data， the influence of salt in the water samples on the TN measurement results was further developed， and it was found that the carbonate in the water samples will contribute to the TN value， and the presence of iron and chromium salts will make the TN measurement value lower.

Key words：Landfill leachate;Total nitrogen;Ultraviolet spectrophotometry;Quality control;Interferences

垃圾滲濾液作為垃圾衛(wèi)生填埋的產(chǎn)物是一種有毒有害高濃度物質(zhì)，若不妥善處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染[1]?？偟鳛槲廴疚镏饕甘局笜?biāo)，廣泛采用過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法進(jìn)行測(cè)定，該方法具有易于操作，步驟簡(jiǎn)單，使用藥劑少的優(yōu)勢(shì)，但是由于測(cè)定過(guò)程中氧化分解的產(chǎn)物需在雙波長(zhǎng)下進(jìn)行測(cè)定[2]，易出現(xiàn)有機(jī)物消解不完全、空白值高、測(cè)定誤差大的問(wèn)題。本研究針對(duì)垃圾滲濾液這類碳氮比（C/N）低、成分復(fù)雜的高濃度廢水中總氮指標(biāo)的檢測(cè)進(jìn)行了探索，從實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、試劑選擇、其他雜質(zhì)的干擾等方面開(kāi)展質(zhì)量控制和分析，為該類水體總氮的質(zhì)量控制及工藝分析提供探索思路。

1 關(guān)鍵影響因素的質(zhì)量控制

1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的控制

總氮的檢測(cè)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求敏感，實(shí)驗(yàn)用水的電導(dǎo)率需控制在10?s/cm以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)所用的玻璃器皿應(yīng)用鹽酸或硫酸溶液浸泡，自來(lái)水沖洗再用無(wú)氨水沖洗數(shù)次，且器皿倒掛沒(méi)有水珠。同時(shí)高壓滅菌器應(yīng)每周清洗。

1.2 主要試劑的控制

化學(xué)試劑的選擇非常關(guān)鍵，特別是氫氧化鈉和過(guò)硫酸鉀試劑廠家及純度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響非常大。氫氧化鈉產(chǎn)品成分總氮含量需滿足小于0.0005%的要求。過(guò)硫酸鉀采用德國(guó)默克的分析純?cè)噭┛杀ＷC空白值低、曲線穩(wěn)定。在溶液配制過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)：（1）堿性過(guò)硫酸鉀溶解時(shí)，水溫需控制在60oC以下，在常溫下保存不能超過(guò)一周，宜現(xiàn)配現(xiàn)用;（2）氫氧化鈉應(yīng)冷卻至室溫后，方能將其與過(guò)硫酸鉀混合、定容。

1.3 儀器設(shè)備的質(zhì)量控制

總氮檢測(cè)消解時(shí)樣品應(yīng)單獨(dú)消解，分析過(guò)程中必須保證密閉的消解空間，消解時(shí)，從溫度升至122℃開(kāi)始計(jì)時(shí)，消解時(shí)間為30min。消解完成后，自然降壓至0 Pa方可取出樣品，樣品要趁熱搖勻，并自然冷卻至室溫，不可采用物理手段驟降溫度，否則壁上會(huì)有白色物質(zhì)，影響測(cè)定結(jié)果。

1.4 比色時(shí)的質(zhì)量控制

在220nm和275nm雙波長(zhǎng)測(cè)定時(shí)，先一次性將樣品在275nm的吸光值進(jìn)行測(cè)定，再測(cè)定樣品在220nm處的吸光度值，可以避免波長(zhǎng)切換對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生干擾，也可減少一些氯族離子等雜質(zhì)在紫外光區(qū)吸收影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度[3]。另外，在275nm波長(zhǎng)下測(cè)定時(shí)，如果出現(xiàn)負(fù)吸收值，必須重新調(diào)零。

1.5 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的質(zhì)量控制

通過(guò)以上方式若在測(cè)定過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)空白值高的現(xiàn)象，可以采用稍微增加1+9鹽酸的加入量來(lái)消除相關(guān)干擾，把空白值控制在較低范圍，除了對(duì)以上要點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，我們還參照水質(zhì)分析質(zhì)量控制的相關(guān)文獻(xiàn)[4]，采用不同檢測(cè)人員平行做樣排除人為誤差;通過(guò)平行樣測(cè)定、做樣品時(shí)帶已知濃度的標(biāo)樣、加標(biāo)回收、樣品留存與第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用氣相分子吸收光譜法的檢測(cè)結(jié)果比對(duì)等質(zhì)控手段驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論，全方位保障了數(shù)據(jù)的精密度與準(zhǔn)確度。

2 其他成分對(duì)總氮測(cè)定值的影響

由于國(guó)內(nèi)垃圾不像國(guó)外某些城市那樣經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的分類和篩選，垃圾滲濾液的成分也更復(fù)雜[5]，含有六價(jià)鉻離子、三價(jià)鐵鹽、氯族離子、碳酸鹽及碳酸氫鹽等離子，這些離子按照HJ 636-2012紫外分光光度法對(duì)干擾因素進(jìn)行消除后，仍然對(duì)總氮檢測(cè)值有一定的影響[6-7]。

2.1 碳酸鹽對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

量取25mL碳酸鹽濃度為1mg/L、5mg/L、10mg/L、100mg/L、

1 000mg/L的溶液于25mL具塞磨口比色管中，使用10mm的石英比色皿，在紫外分光光度計(jì)上，以水做參比，分別于波長(zhǎng)220nm和275nm處測(cè)定吸光度。同時(shí)做試劑空白和平行樣。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)證明，水樣中碳酸鹽含量為1 000mg/L時(shí)，對(duì)TN測(cè)定值的貢獻(xiàn)值為3.11mg/L。

2.2 鐵鹽、六價(jià)鉻鹽對(duì)總氮測(cè)定的影響

量取25mL鐵鹽和鉻鹽濃度為1mg/L、5mg/L、10mg/L、100mg/L、1000mg/L的溶液于25mL具塞磨口比色管中，使用10mm的石英比色皿，在紫外分光光度計(jì)上，以水做參比，分別于波長(zhǎng)220nm和275nm處測(cè)定吸光度。通過(guò)以上燒杯實(shí)驗(yàn)證明，水樣中三價(jià)鐵鹽和六價(jià)鉻鹽存在會(huì)使TN的測(cè)定結(jié)果偏低。

2.3 鐵鹽、鉻鹽的存在使總氮測(cè)定值降低的驗(yàn)證

對(duì)混合液進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)測(cè)得加入1 723mg/L的鐵鹽后總氮為濃度從1 000mg/L降至870mg/L，假設(shè)總氮濃度降低按約150mg/L計(jì)，每單位的三價(jià)鐵可使總氮濃度降約0.088mg/L?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，配置總氮濃度為100mg/L，三價(jià)鐵鹽濃度為1 100mg/L的混合溶液，通過(guò)在不同稀釋倍數(shù)時(shí)測(cè)定溶液的總氮值實(shí)驗(yàn)，對(duì)以上結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)以下現(xiàn)象，當(dāng)混合液稀釋倍數(shù)低時(shí)，由于混合水樣中鐵鹽含量太高，三價(jià)鐵鹽會(huì)與堿性過(guò)硫酸鉀中的氫氧根反應(yīng)，生成氫氧化鐵紅色沉淀，加入鹽酸后該物質(zhì)又與鹽酸發(fā)生部分反應(yīng)，檢測(cè)液呈現(xiàn)紅色渾濁，隨著稀釋倍數(shù)的增加，鐵鹽含量在混合水樣中的濃度降低，沉淀逐漸減少，在稀釋100倍時(shí)只有少許沉淀，當(dāng)稀釋倍數(shù)增至200倍時(shí)，溶液顏色偏黃外肉眼未見(jiàn)明顯沉淀。

以上實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)混合水樣中總氮濃度為100mg/L三價(jià)鐵鹽

1 100mg/L時(shí)，總氮濃度的測(cè)定值的直觀測(cè)定結(jié)果降至10mg/L以內(nèi)，進(jìn)一步說(shuō)明水樣中鐵鹽的存在會(huì)使總氮測(cè)定結(jié)果偏低。

3 結(jié)論

對(duì)于垃圾滲濾液、工業(yè)廢水等這種碳氮比（C/N）低成分復(fù)雜的高濃度廢水，通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、主要試劑、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作等質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，保障該類水總氮指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，掌握該類水中碳酸鹽會(huì)貢獻(xiàn)TN值、鐵鹽及鉻鹽的存在會(huì)使TN測(cè)定值偏低的結(jié)果，為垃圾滲濾液課題中試研究問(wèn)題分析提供思路，更精準(zhǔn)的掌握處理系統(tǒng)的真實(shí)生化狀況，在該類水處理方面有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-09-21

作者簡(jiǎn)介：張哲麟（1967-），男，漢族，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楦邼舛葟U水處理。