氣相分子吸收光譜法測定水中總氮方法的優(yōu)化研究

付小桐(四川省攀枝花市仁和區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，四川 攀枝花 617061)

0 引言

當(dāng)前人們?yōu)榱送瓿伤锌偟臋z測，主要采取的檢測方法有三種，包括紫外分光光度法與氣相分子吸收光譜法，除此之外，鹽酸萘乙二胺分光光度法也是一種常用的檢測方法，以上三種檢測方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在本文中首先對這三種不同的檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行介紹，然后分別采取這三種檢測方式來完成水中總氮含量的檢測，并將檢測的結(jié)果進(jìn)行對比，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來對氣相分子光譜法進(jìn)行優(yōu)化。

1 水中總氮測定方法分析

1.1 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

紫外分光光度法主要用來完成雜質(zhì)檢測和鑒別工作，所在的波長范圍在190nm到800nm。優(yōu)勢：這種檢測方法所需要使用的儀器價(jià)格相對比較低，具備較高的性價(jià)比，而且屬于傳統(tǒng)的檢測方法，發(fā)展時(shí)間比較久，技術(shù)相對要更加成熟一些。劣勢：在采取紫外分光光度法來對一些帶有顏色或者具備較高渾濁度的樣品進(jìn)行檢測的時(shí)候，應(yīng)該對其進(jìn)行預(yù)處理。

1.2 鹽酸萘乙二銨分光光度法

采取鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮進(jìn)行檢測的優(yōu)勢：第一，這種檢測方法的自動化程度較高，而且實(shí)際操作起來比較簡單便捷。第二，這種檢測方法非常適合用來對大量樣品進(jìn)行分析和檢測，而且能夠在多個(gè)項(xiàng)目中一齊開展檢測。第三，鹽酸萘乙二銨分光光度法適合用于自來水以及電廠等領(lǐng)域，檢測所需要花費(fèi)的時(shí)間比較短。劣勢：這種檢測方式在對水中總氮檢測的時(shí)候容易受到水體情況的影響，而且這種檢測方法所使用的進(jìn)樣管比較細(xì)，很容易發(fā)生堵塞。除此之外，鹽酸萘乙二銨分光光度法所使用的檢測設(shè)備價(jià)格很高，使用后期保養(yǎng)和維修比較復(fù)雜。

1.3 氣相分子吸收光譜法

在上個(gè)世紀(jì)七十年代，氣相分子吸收光譜法出現(xiàn)并得到廣泛使用。氣相分子吸收光譜法對于物質(zhì)的檢測主要根據(jù)該種物質(zhì)所分解的氣體對于光的吸收和被檢測成分濃度之間的關(guān)聯(lián)的原理來進(jìn)行檢測的。使用氣相分子吸收光譜法對水中總氮進(jìn)行檢測的優(yōu)勢：檢測結(jié)果與檢測液體的顏色以及渾濁度無關(guān)。劣勢：檢測設(shè)備所使用的為軟管，很容易發(fā)生折斷，在采取這種檢測方法對一些濃度較高的樣品檢測的時(shí)候，在線消解能力不足。

2 三種測定方法測定水中總氮實(shí)驗(yàn)對比

分別采取紫外分光光度法、氣相分子吸收光譜法以及鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，得到對應(yīng)方法的檢測精密度以及準(zhǔn)確度。

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑與原理

2.1.1 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法

實(shí)驗(yàn)儀器：石英比色皿(10mm)、聚乙烯瓶、具塞磨口玻璃比色管(25mL)以及高壓蒸汽滅菌器。

實(shí)驗(yàn)試劑：堿性過硫酸鉀溶液(向0.6L蒸餾水中加入40g過硫酸鉀配制而成)、氫氧化鈉溶液(向0.3L蒸餾水中加入15g氫氧化鈉配制而成)、鹽酸溶液、總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液以及總氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。

實(shí)驗(yàn)原理：采取紫外分光光度法來對水中總氮進(jìn)行檢測的原理為在超過120℃且小于124℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，然后選擇使用紫外分光光度法在波長分別為220以及275 nm位置進(jìn)行檢測吸光度A220以及A275，然后對校正吸光度A進(jìn)行計(jì)算，A=A220～2A275。水中總氮含量和A就呈現(xiàn)正比例關(guān)系。

2.1.2 鹽酸萘乙二銨分光光度法

實(shí)驗(yàn)儀器：SAN++連續(xù)注射分析儀

實(shí)驗(yàn)試劑：氧化試劑(向0.5L蒸餾水中加入6g氫氧化鈉以及22.5g過硫酸鉀配制而成)、硼酸溶液(向0.5L水中加入12g硼酸配制而成)、緩沖溶液(向1L蒸餾水中加入50g氯化銨配制，并使用濃氨水來將配置溶液的pH值調(diào)整為8.2，然后再向其中加入0.001L的Brij35)、顯色劑(向0.455L蒸餾水中加入5g磺胺以及0.25g萘基乙二胺鹽酸鹽配制而成)。

實(shí)驗(yàn)原理：采取鹽酸萘乙二銨分光光度法來對水中總氮進(jìn)行檢測的原理為在超過107℃且小于110℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，然后硝酸鹽與鎘柱發(fā)生氧化還原反應(yīng)，硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽，然后其和磺胺發(fā)生重氮化化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生紫紅色化合物，在波長數(shù)值為540nm位置對吸光度進(jìn)行檢測。

2.1.3 氣相分子吸收光譜法

實(shí)驗(yàn)儀器：GMA3380氣相分子吸收光譜儀

實(shí)驗(yàn)試劑：總氮氧化試劑、消解溶液與三氯化鈦溶液(由濃度為15%的三氯化鈦溶液和鹽酸依照體積比為3:1的比例配置而成)。

實(shí)驗(yàn)原理：采取氣相分子吸收光譜法來對水中總氮進(jìn)行檢測的原理為在超過120℃且小于124℃的溫度中，過硫酸鉀會將水中的氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，三氯化鈦與硝酸鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)將硝酸根還原為NO。在檢測的過程中，紫外線在線消解模塊能夠?qū)⑺械牡囟嫁D(zhuǎn)變成硝酸根，然后三氯化鈦將其全部還原為NO，然后對NO氣體進(jìn)行測定就可以。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置和檢測結(jié)果

(1)堿性過硫酸鉀紫外分光光度法。分別稱量總氮含量為0、2、5、10、30與70μg的總氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液放置于玻璃比色管里，然后分別向這六支管中加入蒸餾水至0.01L，然后再向溶液中注入0.005L堿性過硫酸鉀溶液，搖勻，塞緊管塞，用紗布和線繩扎緊管塞，以防彈出。將比色管置于高壓蒸汽滅菌器中，保持溫度在120～124℃之間30min,自然冷卻，取出比色管至室溫，將比色管顛倒2～3次。再向其中加入0.001L的鹽酸溶液，然后加入蒸餾水至0.025L。選擇使用比色皿檢測在波長為220以及275nm處的吸光度，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 紫外分光光度法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(2)鹽酸萘乙二銨分光光度法。分別稱量總氮濃度為0、1、2、3、4與5mg/L的總氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。放置容量瓶中，然后向其中加入蒸餾水至0.1L，然后取出適量樣品放入樣品杯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 鹽酸萘乙二銨分光光度法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(3)氣相分子吸收光譜法。取出0.02L總氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，將其注入0.1L容量瓶中，然后向其中加入蒸餾水到0.1L，稱取樣品放到儀器中，設(shè)備會將樣品進(jìn)行稀釋，稀釋后的濃度是0、0.1、0.2、0.4、0.8、1、2mg/L，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 氣相分子吸收光譜法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(4)樣品測定準(zhǔn)確度。本次實(shí)驗(yàn)所采取的標(biāo)準(zhǔn)樣品編號是203258，真值是1.71±0.12mg/L。分別采取這三種檢測方法來對不同濃度的樣品中的總氮進(jìn)行檢測，檢測的準(zhǔn)確度見表4。

3 結(jié)語

3.1 三種方法的實(shí)驗(yàn)對比

通過分別采取這三種不同的檢測方法來對水中總氮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，能夠得知：紫外分光光度法這種檢測方法在對總氮濃度較低的水樣品進(jìn)行檢測的時(shí)候，檢測結(jié)果與實(shí)際偏差比較大，而且所花費(fèi)的時(shí)間比較多，檢測結(jié)果很容易受到其他因素的影響。而采取鹽酸萘乙二胺分光光度法對水中總氮進(jìn)行檢測，可以發(fā)現(xiàn)這種檢測方法適合用來對大量水樣品進(jìn)行檢測，因?yàn)檫@種檢測方法需要配置較多試劑，前期準(zhǔn)備工作比較多，另外檢測所使用的設(shè)備保養(yǎng)和維修比較復(fù)雜，需要花費(fèi)較多的時(shí)間。

表4 三種檢測方法的樣品測定準(zhǔn)確度

3.2 曲線和樣品測定結(jié)果

分別測定這三種檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線、實(shí)際樣品以及標(biāo)準(zhǔn)樣品。經(jīng)測定能夠得知，這三種方法的檢測結(jié)果沒有出現(xiàn)較大改變，曲線的相關(guān)系數(shù)都可以超過0.9990，可以很好地滿足檢測需要；標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測結(jié)果都在要求范圍之內(nèi)。另外，實(shí)際和標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對偏差在±5%之間，符合相關(guān)要求。

3.3 精密度

對于相同的標(biāo)準(zhǔn)樣品采取氣相分子吸收光譜法來對其進(jìn)行七次實(shí)驗(yàn)檢測來測定其精密度，經(jīng)檢測能夠得知，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有出現(xiàn)較大改變相對標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值大小都不超過5%，具備較高的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性，具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 氣相分子吸收光譜法的檢測精密度

3.4 建議

在采取氣相分子光譜法來檢測水中總氮含量的時(shí)候，需要對儀器內(nèi)部分析管路予以足夠的重視，因?yàn)樗扇〉墓苈肥擒浌埽谑褂玫倪^程中需要小心謹(jǐn)慎，避免用力過度將其折斷。除此之外，在對總氮濃度含量較高的樣品進(jìn)行檢測的時(shí)候，因?yàn)樽贤庠诰€消解模塊的消解能力非常有限，所以需要提前對樣品進(jìn)行稀釋，這可以大大提升檢測的準(zhǔn)確性和檢測效率。