過硫酸鉀氧化——紫外光度法測定總氮方法的改進

鄧澤華

（安徽省蚌埠市環境監測站，安徽 蚌埠 233040）

序言：過硫酸鉀氧化紫外光度法測定總氮方法存在的主要問題是：空白吸光度高；K2S2O8-NaOH堿性溶液不穩定，只能使用一周。針對上述問題，筆者做了大量試驗，對測定總氮的方法提出了改進意見。

1 實驗部分

1.1 儀器

①紫外分光光度計。

②壓力蒸汽消毒器（壓力為1.1-1.3kg/cm2，相應溫度為120-124℃）。

③具塞玻璃磨口比色管。

1.2 試劑

1.2.1 K2S2O8過硫酸鉀溶液（5%-m/v）：稱取25.0gK2S2O8溶于200ml蒸餾水中，加2ml 1mol/L鹽酸，稀釋至500ml，可使用半年。

1.2.2 NaOH溶液（5%-m/v）：稱取 12.5g NaOH溶于200ml蒸餾水中，稀釋至250.0ml，裝于聚乙烯瓶。

1.2.3 鹽酸（1mol/L）：量取濃鹽酸 40.0ml溶于440.0ml蒸餾水（1:11）。

1.2.4 亞砷酸鈉溶液（100mg/L）：稱取100.0ml亞砷酸鈉，溶于適量蒸餾水中，稀釋至1000ml容量瓶中，使用前臨時配制。

1.3 實驗操作

1.3.1 工作曲線的繪制

①在八個50ml比色管中，分別取0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、5.0、7.0、10.0ug/ml總氮標準使用溶液，用蒸餾水稀釋至25ml。

②加入2ml5%K2S2O8溶液，1.0ml5%NaOH溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩扎緊管塞，以防蹦出。

③將試管置于壓力蒸汽消毒器中，加熱40分鐘，放氣使壓力指針回零，乘熱加6滴（100mg/l）亞砷酸鈉液，并在開水杯中恒溫放置5分鐘。

④加2.0ml 1mol/L的HCI，冷卻后用蒸餾水稀釋至50.0ml標線。

⑤在紫外分光光度計上，以蒸餾水作參比，用1cm石英比色皿分別在220nm及275nm波長處測定吸光度，用校準的吸光度繪制工作曲線。見表1。

表1 校準曲線的含量及吸光度

1.3.2 水樣的測定步驟

取25ml水樣（或取適量水樣，稀釋至25ml）按校準曲線步驟②至⑤操作，然后按校準吸光度（A-A0）計算其總氮濃度。

2 結果與討論

2.1 K2S2O8-NaOH堿性溶液和K2S2O8-NaOH溶液的穩定性實驗

2.1.1 K2S2O8-NaOH堿性溶液不穩定性實驗。

常溫下，K2S2O8溶液也緩慢地分解

加入NaOH后，OH-與H+結合生成難電離的H2O。因此，加入氫氮化鈉后，加速了過硫酸鉀的分解。

用新配制的K2S2O8-NaOH堿性溶液，對1.14mg/l的標校做穩定性試驗，當天，測試結果準確，誤差只有1.8%，第4天濃度降至0.70mg/l，即氧化能力降低了38.5%，10天后，幾乎失去了氧化能力。詳見表2：

表2 K2S2O8-NaOH堿性溶液穩定性的測定

實際說明K2S2O8-NaOH堿性溶液很不穩定，三天后氧化能力迅速降低。

2.1.2 K2S2O8-HCI溶液的穩定性試驗

K2S2O8和NaOH溶液分別配制，并在K2S2O8溶液中加入少量HCI，增加了溶液中H+的濃度，則抑制了K2S2O8的分解。

用K2S2O8-HCI溶液和1.14mg/L國家標樣做其穩定性試驗，實驗表明：從第10天到第60天測定結果無顯著性差異，即K2S2O8溶液60天后還有很強的氧化能力，是非常穩定的。

2.2 空白吸光度高的主要原因

將 5%K2S2O81.0ml稀釋至 50ml的溶液（K2S2O8溶液20mg/L），以200-275nm掃描測定吸光度發現，S2O82-在220nm的波長上有較高的特征吸收，因此，加熱時，K2S2O8沒有完全分解是空白吸光度高的重要原因，即是剩余微量的K2S2O8也會引起很高的吸光度。另外K2S2O8不純也是引起空白吸光度高的一個原因。

2.3 降低空白吸光度的方法

2.3.1 減少K2S2O8和NaOH的用量

標準方法中，K2S2O8原用量是 200mg，NaOH原用量是75mg，改進后K2S2O8、NaOH分別用 100mg和50mg，分別減少 1/2，1/3。

2.3.2 延長消解的時間

標準方法中，原消解時間為30min，為了使K2S2O8充分分解，消解時間40min為宜。當然消解時間更長，會更加降低空白吸光度。

2.3.3 使用二次蒸餾水

配制試劑和實驗用水全部用二次蒸餾水效果更佳。

2.3.4 用還原劑亞砷酸鈉分解K2S2O8

消解后剩余微量的K2S2O8會影響空白吸光度，加入6滴100mg/l臨用前新配制的亞砷酸鈉溶液還原微量的K2S2O8。

化學方程式為：

此反應在堿性條件下進行。選用還原劑必須滿足三個條件：第一，溶液要無色透明；第二，不含氮元素；第三，在220nm波長上無特征吸收，對 SnCl2、Na2C2O4、抗壞血酸、Na2S2O4和NaAsO2多種濃度不同的還原劑進行了實驗，亞砷酸鈉有較好的效果。

2.4 測定總氮過程中PH值的變化

在測定TN時，每個環節的PH值是很重要的，特別是加入K2S2O8和NaOH溶液。加熱之前，PH值必須在11-13之間，才能有利于K2S2O8的迅速分解。加熱40min，PH降至9-11，趁熱加入亞砷酸鈉，在堿性條件下分解K2S2O8，5min 后，用水冷卻。然后加入 2.0mIHCI，且定容至50.0ml時，PH值應小于2。

2.5 改進方法的準確度試驗

2.5.1 標準方法與改進方法實驗對比

用標準方法和改進方法測定1.14mg/l標樣，根據測定濃度的相對誤差分析，二者無顯著性差異。

2.5.2 測定總氮中NH3-N和NO2-N的轉化率

測定總氮時，在加熱條件下，K2S2O8的氧化作用，使NH3-N和NO2-N轉化為NO3-N，以NH3-N和NO2-N標準溶液做水樣測定轉化率，其結果轉化率分別是98.04%和100.4%，這說明此方法不僅氧化NH3-N和NO2-N為NO3-N有很高的轉化率，同時，也有很高的準確度。

2.5.3 標準方法和改進方法加標回收率測定

各取25.0ml地表水樣，分別做水樣TN加標平行樣測定，在地表水中分別加入TN50.0ug按標準方法和改進方法測定總氮的加標回收率，兩種方法的加標回收率分別是100.94%和99.52%。

3 結論

3.1 堿性過酸鉀溶液，分別配制成K2S2O8-HCI溶液和NaOH溶液，克服了其不穩定的缺點，至少可使用半年。

3.2 S2O82-在220nm波長處有較高的特征吸收，這是測TN空白吸光度高的重要原因，加長消解時間到40min，用二次蒸餾水，降低K2S2O8和NaOH的用量，用低濃度亞砷酸鈉溶液還原消解后剩余的微量K2S2O8，可使空白吸光度降低。

3.3 改進方法對NH3-N和NO2-N有很高的轉化率，對比試驗證明有較高的回收率和準確度，滿足監測方法的需要。

[1]董紀珍，宋瑩，李建坡，丁致英.測定總氮時影響空白吸光值的因素[J];光譜實驗室;2006年04期。