堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定市政污泥中總氮

楊 濤，印 成，萬巧玲，柏 雪

（國家城市供水水質監測網重慶監測站，重慶 400060）

隨著城市現代化的發展和人民生活水平的不斷提高，城市污水處理廠大量建設，污泥的產量越來越大[1]，這些污泥含有豐富的有機物，可用來作為肥料以實現資源化利用，其中城市污水處理廠中污泥總氮包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機銨鹽及有機含氮化合物[2]，是用來評價污泥肥料的重要指標[3]，因而檢測污泥總氮具有重要意義。

三峽庫區地處長江上游，既是長江經濟帶的重要組成部分，又是西部大開發戰略的橋頭堡，因此對庫區生態環境的要求很高，同時三峽庫區農業面源污染，企業高濃度有機廢水和未經處理的城市生活污水大量排放，嚴重影響長江中下游地區的用水安全。本文探討采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法檢測三峽庫區市政污泥中總氮，對保護和改善庫區生態環境具有重要作用，實驗結果表明，該方法準確可靠、靈敏度好，相比于陳大勇等[4]用H2O2與H2SO4消解污泥后進行總氮檢測，此方法不需要在電熱板上加熱至微沸和判斷溶液顏色變化，操作更加簡便，因此該方法適用于三峽庫區市政污泥總氮的分析要求。

1 實驗部分

1.1 儀器和設備

紫外分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司TU-1950；立式壓力蒸汽滅菌鍋:江陰濱江醫療設備有限公司LS-35HG；天平:感量0.0001g；玻璃器皿:用鹽酸溶液 (1+9)浸泡，清洗后再用無氨水沖洗數次；尼龍篩:80～100目；瑪瑙研缽。

1.2 試劑和材料

無氨水：在1000mL蒸餾水中，加入0.10mL硫酸，并在全玻璃蒸餾器中重蒸餾，棄去前50mL餾出液，然后將餾出液收集在帶有密封玻璃塞的玻璃瓶中。

硫酸 (H2SO4):ρ=1.84g/mL，分析純。

鹽酸 (HCl):ρ=1.19g/mL，分析純。

堿性過硫酸鉀溶液:稱取40g過硫酸鉀(K2S2O4)，另稱取15g氫氧化鈉，溶于無氨水中，稀釋至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶內，最長可貯存一周。

鹽酸 (1+9)：量取10mL鹽酸溶于90mL無氨水中混勻。

硝酸鹽氮標準溶液（ρ=500.0mg/L）：購買自中國計量科學研究研究有證標準溶液，標準溶液編號GSB 05-1144-2000，批號：102118。

1.3 樣品采集

應采集具有代表性的污泥樣品，將濕污泥樣品平鋪于瓷托盤上，用玻璃棒等壓散，除去泥樣中石子和動植物殘體等異物，混勻備用。

干污泥樣品除去石子和動植物殘體等異物后，用四分法縮分至獲得所需樣品，用瑪瑙研缽研磨至樣品全部通過尼龍篩，混勻備用。

1.4 分析步驟

1）樣品及空白試液的制備

準確稱取0.1～0.2g試樣于250mL具塞三角瓶中，加入100mL無氨水、50mL堿性過硫酸鉀溶液混勻，塞緊磨口塞，用布及繩等扎緊瓶塞，以防彈出，將三角瓶置于醫用手提蒸汽滅菌器中加熱，使壓力表指針到1.1～1.4kg/cm2，此時溫度達120～124℃，保持此溫度1h后，停止加熱。待壓力表指針降至零后，開閥放氣，移去外蓋，取出三角瓶并冷至室溫。

將消解樣品過濾并移入250mL容量瓶中，并用無氨水充分淋洗三角瓶和漏斗，一并移入容量瓶中，加鹽酸10mL，用無氨水稀釋定容，混勻靜置。另用100mL無氨水代替試樣制備全程序空白試液。

2）校準曲線

取一組25mL具塞比色管中，分別加入硝酸鹽氮標準使用液0mL、0.10mL、0.30mL、0.50mL、0.70mL、 1.00mL、 3.00mL、 5.00mL、 7.00mL、10.00mL，加無氨水稀釋至10mL，加入5mL堿性過硫酸鉀溶液塞緊磨口塞，用布及繩等扎緊瓶塞，以防彈出。按步驟（1）進行操作。

3）測定

在紫外分光光度計上，以無氨水做參比，用10mm石英比色皿分別測定空白試液、校準曲線和樣品試液的吸光度并繪制校準曲線。在校準曲線上查得試液中相應的總氮的濃度。

2 結果與討論

2.1 校準曲線繪制

在一定時間間隔連續繪制三條工作曲線，曲線相關系數均大于0.9990，線性良好，其結果如表1所示。

表1 污泥總氮工作曲線

2.2 方法檢出限和測定下限

空白試驗中有目標物質檢出，根據HJ 168-2010[5]的有關規定，按照樣品分析的全部步驟，重復7次空白試驗，將各測定結果換算成樣品中的濃度，計算出方法檢出限及方法測定下限，見表2。由表2可知，本次方法所測定的方法檢出限為0.0088mg/L，方法測定下限為0.04 mg/L。

表2 方法檢出限及測定下限（n=7）

2.3 精密度

對兩個不同的三峽庫區市政污泥中總氮進行精密度測定，精密度檢測結果為2.92%≤RSD≤4.23%，見表3。

2.4 加標回收

對三峽庫區市政污泥樣品進行加標測試，在消解液中加入標準物質，加入量為200.0μg，加標回收率測定結果為92.2%～104%，見表4。

實驗過程中過硫酸鉀應選擇純度高的正規廠家產品，甚至是進口產品，否則樣品空白值很高且不穩定，影響檢測結果；同時在配制堿性過硫酸鉀時應嚴格控制溫度小于60℃，防止過硫酸鉀分解失效，最好是過硫酸鉀和氫氧化鈉分開配制，冷卻后再混合均勻使用，防止氫氧化鈉溶解時放出熱量使溶液溫度過高而部分失效。磨口錐形瓶在壓力蒸汽鍋內升溫階段由于受熱不均容易炸裂，可適當添加幾顆玻珠放入錐形瓶內，保證錐形瓶受熱均勻。

表3 精密度測定結果

表4 實際樣品加標回收率測定結果

消解時間應嚴格控制在60min以上。本文通過不同的消解時間檢測同一市政污泥樣品，從實驗結果可以得出：消解時間從30min到70mn過程中，檢測結果逐漸增加，超過60min后樣品檢測結果基本穩定（見表5），這是因為污泥中氮含量高，充足的消解時間能使氮消解完全，所以消解時間應控制在60min。同時消解完全后等壓力降至于外界相同時再打開壓力蒸汽鍋蓋，這樣有利于過硫酸鉀消解完全。

表5 消解時間對結果的影響

3 結論

采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定三峽庫區市政污泥中的總氮，其中工作曲線的相關系數大于0.9990，加標回收率在92.2%～104%，精密度檢測結果為2.92%～4.23%，完全滿足三峽庫區市政污泥總氮的檢測要求，同時該方法具有靈敏度高、檢測結果精密度好、準確可靠、操作簡便等優點，因此筆者認為該方法可以作為本地區市政污泥總氮檢測的標準方法。