堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水中總氮的一些影響因素研究

晉江市環境保護監測站 福建 晉江 362200

總氮是衡量水質的重要指標之一。排入水體中的生活污水、農田排水和含氮工業廢水，會使得水體中氮含量增加，水中藻類、微生物大量繁殖，溶解氧下降，水體嚴重惡化。如何快速、準確、有效的測量水中總氮的含量至關重要。目前，在我單位水質監測中，總氮的測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636-2012)，原理是在120～124℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物的氮轉化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長220nm和275nm處，分別測定吸光度A220和A275，按公式A=A220-2A275計算校正吸光度A，總氮(以N計)含量與校正吸光度A成正比。該方法具有操作簡單、所需試劑較少、設備儀器普遍等優點。但是其存在實驗條件、實驗空白值要求較高，且實驗不容易做好，實驗準確率不高等缺點。本文通過多次反復實驗，探究方法中的一些影響因素，積極尋找實驗最佳條件，減少因素干擾，使實驗結果更準確。

1 實驗

1.1 實驗試劑和材料 去離子水

堿性過硫酸鉀溶液：稱取8.0g過硫酸鉀(進口藥品，AR)溶于120ml水中；再稱取3.0g氫氧化鈉(AR)溶于60ml水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后，混合兩種溶液，定容至200ml。存放于聚乙烯瓶中。

硝酸鉀標準貯備液(100mg/L)：取環境保護部標準樣品200505(標準值為500mg/L，不確定度為1%)20.00ml于100ml容量瓶，用水稀釋定容，混勻。

硝酸鉀標準使用液(10.0mg/L)：取10.00ml硝酸鉀標準貯備液于100ml容量瓶，用水稀釋定容，混勻。現配現用。

鹽酸溶液：1+9。

1.2 主要儀器和設備 手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌器；752型紫外可見分光光度計和10mm石英比色皿；25ml具塞玻璃磨口比色管。

1.3 實驗步驟 繪制校準曲線：分別量取0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、7.00ml硝酸鉀標準使用液于25ml比色管中，用去離子水稀釋至10.00ml，加入5.00ml堿性過硫酸鉀溶液，塞緊管塞，用紗布和繩子扎緊，置于壓力蒸汽滅菌器中消解30min。溫度控制在120～124℃。自然冷卻、放氣，取出比色管冷卻至室溫，混勻比色管內液體3次左右。每個比色管中分別加入1.00ml鹽酸(1+9)，用水稀釋至25ml標線，混勻。用去離子水做參比，分別于波長220和275處測定吸光度。以總氮的含量(μg)為橫坐標，對應的標準溶液校正吸光度與零濃度(空白)溶液校正吸光度的差為縱坐標，繪制校準曲線。

水樣測定：取適量水樣于25ml比色管，按照繪制校準曲線的步驟進行測定。

2 實驗結果與討論

2.1 過硫酸鉀溶解溫度的影響 過硫酸鉀在室溫下溶解緩慢，所以我們常用水浴加熱來加速溶解。但過硫酸鉀在高溫下易分解成硫酸氫鉀和氧。郝冬亮的研究表明過硫酸鉀溶解時加熱溫度最好控制在50℃以內，既有利于促進過硫酸鉀溶解，又減少高溫對過硫酸鉀氧化能力的損失[1]。我們分別用水浴

40℃、50℃、60℃、70℃溶解的過硫酸鉀，消解標準樣品，測定結果如表1：

表1 過硫酸鉀溶解溫度的影響結果

備注：使用的標準樣品編號為203255，標準值為(2.99±0.15)mg/L。

由表1可以看出，雖然溶解溫度在40～60℃之間，測定結果仍在可允許范圍內，但溶解溫度在50℃最佳。溫度太低或者太高都會使測定值偏離真值。

2.2 過硫酸鉀保存時間的影響 過硫酸鉀是這個實驗的氧化劑，在低溫下易析出晶體。所以要注意存放的方法，應避免與還原性物質如硫、磷等混合存放。另外，過硫酸鉀易吸潮，放出氧氣，為防止失效，要將其放在干燥的試劑櫥中[2]。我們分別使用放置0、1、2、3、5、7天的堿性過硫酸鉀進行實驗，實驗結果如表2。通過實驗結果，我們可以看出過硫酸鉀保存時間在5天內，測定值符合要求。不過為了測定結果的準確性，建議過硫酸鉀保存時間不要超過3天，最好能現配現用。

表2 過硫酸鉀保存時間的影響結果

備注：使用的標準樣品編號為203255，標準值為(2.99±0.15)mg/L。

2.3 消解時間的影響 《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ636-2012)中規定水樣的消解時間為30min。實驗過程中發現按照標準方法升溫后，加熱時間30min空白值校正吸光度往往較高，有時超出標準要求的0.030，相應標準樣品的測量值誤差也較大。這種現象的產生主要是由于總氮分析中所使用的過硫酸鉀本身在波長為220nm處有強烈的吸收，這種吸收在消解過程中隨著過硫酸鉀的不斷分解而減弱[3]。通過表3，我們可以明確地看出隨消解時間的增長，水樣在波長220nm處的吸光度越低，測定結果也越準確。所以為了使過硫酸鉀分解得更徹底，使測定結果更接近真值，建議消解時間至少在40min以上。

表3 消解時間的影響結果

備注：使用的標準樣品編號為203255，標準值為(2.99±0.15)mg/L。

2.4 定容后停留時間的影響 因為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水中總氮的方法消解、冷卻時間較長，所以有時會剛好碰上鹽酸加入，定容后無法馬上測定吸光度的情況，而HJ636-2012的標準中也未對定容后到測定吸光度之間的停留時間進行規定。所以，我們對加入鹽酸、定容后停留時間分別為0h、0.5h、1.5h、3.5h、24h的水樣進行測定。測定結果如表4：

表4 定容后停留時間的影響結果

備注：使用的標準樣品編號為203255，標準值為(2.99±0.15)mg/L。

通過上表，我們可以看出隨著停留時間的增長，24小時內測定值也隨之增大，但仍在允許范圍內。但是考慮到有些水樣濃度值比較低，定容后停留時間過長導致誤差太大，偏離正確值。所以建議低濃度水樣定容后馬上測定吸光度，高濃度水樣可在24小時內測定，最好馬上測定，以保證數據的準確。

3 總結

《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ636-2012)這個標準方法看似操作簡單、使用試劑少、儀器設備普遍，但實際上其影響實驗準確的因素有很多，如：過硫酸鉀的溶解溫度、過硫酸鉀的保存時間、水樣的消解時間、水樣定容后的停放時間等。在實驗操作中我們應該盡量減少各個影響因素所帶來的誤差，以確保測定結果的準確、可信。