水中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮及總氮的測定

王運容

（重慶高峰環境監測有限公司，重慶 萬州 404000）

連續流動分析法可快速測定污水中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮以及總氮部分，在結合優化方案測量環境中，再結合實驗條件可將污水測量值控制在保證值范圍內，提高污水水樣回收率達到96.0%以上。連續流動分析法已經成為當前污水測定實驗應用中的主要技術。

1 關于連續流動分析法

1.1 連續流動分析法概述

連續流動分析法技術誕生于上世紀50 年代，并在70 年代得以發展普及。作為一種經典的分析技術，它的基本原理就是將生成有色化合物過程中所有需要人工操作完成的化學反應聯系起來，利用優化設計方案設計成一套相互串聯的化學反應器。保證樣品及反應試劑完全進入到化學反應器流路中并自動按照順序完成化學反應。在該技術應用中存在多種操作，例如透析膜代替過濾稀釋化學反應操作、加熱混合圈代替化學加熱化學反應操作等等。同時它也能基于標準物及樣品連續化學反應構建反應模板，在物質連續流動過程中進行化學反應，最終形成各種有色化合物。目前該技術已經與計算機軟件相關聯，通過軟件自動計算獲得結果，實現高精度且重現性良好的自動化分析，最大限度提升分析速度，因此該技術目前也被廣泛應用于批量樣品的實驗分析過程中[1]。

1.2 污水主要指標測定與連續流動分析法

工業廢水是當前城市化發展中的主要污水，有關工業廢水限排的主要指標就包括了總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。目前國內用于測量這些指標的主要實驗方法為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（總氮）、蒸餾后納氏試劑比色法（氨氮）、分光度比色法（亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮）。考慮到工業排放廢水中成分相當復雜，如果采用傳統檢測方法必須對水樣進行預處理，如此操作可能導致實驗分析成本過高，同時費時費力、污染環境，所以目前許多工業生產企業會采用到連續流動分析法。連續流動分析法采用連續流動注射儀配合連續進樣進行綜合分析，它可同步實驗測定5 項以上的指標檢測項目。相比于常規手工操作分析，該方法可大幅度減少儀器設備、試劑以及人員測定誤差，而且其實驗測定過程簡單快速，除工業廢水指標測定外，它也可被廣泛應用于地表水、地下水以及廢水排污口水質的監測測定過程中，具有較高的技術實用性價值與推廣價值[2]。

2 基于連續流動分析法的工業廢水指標實驗分析

如上文所述，基于連續流動分析法的工業廢水指標實驗目前非常常見，它相比于傳統實驗分析方法在技術應用方面更先進，且實驗數據結果精確度更高，下文就詳細介紹基于連續流動分析法的工業廢水指標實驗過程。

2.1 實驗儀器及試劑選擇

實驗中所采用的儀器設備主要包括了連續流動分析儀、微型計算機和數據交換器。主要試劑包括了氧化試劑、測定氨氮用試劑、水楊酸鈉溶液、蒸餾水以及二氯異氰尿酸鈉等。在測定前將所有樣品管、試劑管清洗干凈，確保它們的空白吸光度多次測定的重現性很好，相對標準偏差不大于5.0%。然后將所有儀器調零，準備樣品測定，主要由儀器直讀方法測定實驗檢測結果。

2.2 實驗配制標準溶液

實驗中配制0.5mg/L~2.5mg/L 的氨氮標準溶液，并采用蒸餾水定容。再配制0.4mg/L~2.2mg/L 的亞硝酸鹽氮標準溶液，采用蒸餾水定容；最后配制0.04mg/L~3.50mg/L 的總氮標準溶液，采用蒸餾水定容。

2.3 實驗樣品處理與參數設置

實驗中將所有采集的樣品盛放于干凈的聚乙烯容器中，并在樣品中投放濃硫酸進行中和調節使樣品pH≤2.0，避免空氣中氨氮對樣品造成污染。另外再采用現配制硫酸調節樣品pH 值，用石蠟封住標準溶液樣品待用。

在參數設置方面，首先保證樣品處理時間大約在80s 左右，沖洗時間同樣為80s，設置空氣載入時間為2s，另外需要30min 用于穩定系統[3]，當然每個實驗室可根據具體情況設置參數。

3 實驗步驟

實驗中所采用的是擁有4 針、6 通道的連續流動分析儀，結合不同實驗項目設計管路連接，再按照單標構建單針單通道，設計具體實驗方案。

在實驗準備階段首先打開主機電源，首先將蒸餾水與試劑連接，導入到帶有標識的進液導管中，等待基線穩定后再開始實驗。

在實驗階段，首先在1 號針通道進行對總氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮以及氨氮的總體檢測。在實驗過程中保證進樣品后對同一種待測樣品進行3 次采集檢測。然后再在不同實驗條件下對不同定量的各種物質進行實驗檢測。以總氮測定為例，將主機打開并利用紫外消解器加熱，當加熱恒溫到95℃±2℃時樣品中的總氮與過硫酸鉀發生反應，全部轉化為硝酸鹽。此時利用連續流動分析儀進行物質還原、重氮化處理、最后展開顯色反應，在560nm 位置測定物質吸光度，最后利用微機系統直讀獲取檢測結果[4]。

在2 號針通道中對氨氮進行檢測測定。實驗條件為120℃，將氮氣作為載氣，此時蒸餾樣品中的氨經過氯化作用最終形成氯化銨，再與水楊酸發生化學反應，形成5-氨基水楊酸。反應物在經過氧化與氧化絡合處理后，繼續在40℃的條件下進行顯色溫度實驗，以便于樣品形成具有綠色絡合物。最后在綠色絡合物中加入亞硝基鐵氰化鈉催化劑，保證在600nm 位置處測定氨氮樣品吸光度，最后由微機系統直讀檢測獲得結果。

在實驗中，另外還剩余2 針4 通道，可根據實驗檢測項目需要進行設計調節，例如可對工業廢水中的總磷、硫化物、陰離子等等進行檢測分析，獲得所需要數據結果[5]。

4 實驗結果討論

在實驗中建立標準曲線，確保儀器設備在實驗給定檢測范圍內設定各個主要指標的相應參數，然后展開測定過程。一般來說，通過該實驗測量工業廢水中主要指標可獲得良好的標準曲線線性關系，基本能夠滿足實驗室質量控制相關要求。以總氮測定實驗結果為例，如圖1。

圖1 總氮標準曲線示意圖

為了有效驗證連續流動分析法測定工業廢水中主要指標的準確性，可利用標準物質與實驗結果進行對比。以總氮測量為例，可首先測量它的理論值，然后基于質量濃度給出它工業廢水測定的5 組測定值，計算獲得平均值，最后就能計算獲得5 組質量濃度數據的相對標準偏差。在排污口水樣加標回收實驗中測量獲得總氮的測定值為7.58，加標值為1.0，測定總量為8.62（回收率%=100*（8.62-7.58） /1.0），回收率達到104.0%。

而在亞硝酸鹽氮的測定過程中，則要將主機中的鎘柱、紫外消解器關閉，將待測樣品與二氨基苯磺酸、亞硝酸鹽結合，最終形成重氮化合物，再利用α—萘基乙烯二胺生成高級偶氮基染色物，并在560nm 位置處進行一次吸光度測定實驗，利用微機系統直讀檢測獲得測定結果[6]。

5 結語

綜上所述，如果采用傳統中的萃取、蒸餾、紫外消解等預處理技術，其穩定性較差且實驗成本較高，經常無法獲得準確的分析數據。所以本文中探討了連續流動分析法，希望基于其成熟的技術內容模式與良好的穩定性與重現性提高工業廢水中氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮以及總氮的測定結果精度，并為企業節約大量測定成本，提高企業生產經濟效益。