焦化廢水總氮檢測方法的優化

齊志龍，倪境澤，臧宏展，吳樂昆

（河北協同水處理技術有限公司，河北石家莊 050035）

總氮，簡稱為TN，是衡量水質的重要指標之一，表示水體受營養物質污染的程度。脫氮與降碳、除磷可以并稱為污水處理的三大核心，所以總氮的檢測尤為重要。目前，焦化廢水總氮檢測主要使用兩種方法：行業標準HJ 636—2012《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》[1]（以下簡稱行標）和哈希總氮。行標的原理是在120～124 ℃時，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220 nm 和275 nm 處測定吸光度。其檢測過程需要用到高壓蒸汽滅菌鍋，屬于壓力容器，過程繁瑣，危險系數較高，冷卻時間較長。而哈希總氮需要使用哈希DR900 便攜測定儀+哈希DRB200 消解器，價格昂貴，且后續需長期使用其試劑包成本較高。為此，使用紫外分光光度計+消解器相結合的方式測總氮，降低了前期投入和后續試劑成本，提高了實驗效率，降低了安全風險，取得了良好的效果。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

紫外分光光度計：具10 mm 石英比色皿；總氮消解器：配有帶密封蓋的消解管，有效容積≥12.5 mL，最高工作溫度在120～124 ℃。

1.2 實驗試劑

實驗用水（空白實驗的校正吸光度應小于0.030）；鹽酸溶液（1+9）；堿性過硫酸鉀：稱取4.0 g 過硫酸鉀溶于60 mL 水中（可置于50 ℃水浴中加熱至全部溶解），另稱取1.5 g 氫氧化鈉溶于30 mL 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100 mL，存放于聚乙烯瓶中，可保存一周；總氮標液（10.0 mg/L）。

1.3 實驗步驟

1.3.1 繪制標準曲線 分別量取0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 總氮標液于總氮消解管中，加水稀釋至5.0 mL，再加入2.5 mL 堿性過硫酸鉀溶液，擰緊管塞。將消解管置于總氮消解器中，122 ℃開始計時，消解40 min，自然冷卻。若消解管在消解過程中出現管口或管塞破裂，應重新取樣分析。每個消解管中分別加入0.5 mL 鹽酸溶液，蓋塞混勻。使用10 mm 石英比色皿，在紫外分光光度計上，以水作參比，分別于波長220 nm和275 nm 處測量其吸光度，繪制校準曲線。不同濃度的總氮標液在紫外分光光度計上繪制標準曲線見表1。

表1 不同濃度總氮標液

以總氮質量為橫坐標，校正吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得公式：

1.3.2 測量水樣（圖1）水樣中含氮量＞10.0 mg/L 時，應減少取樣量并加水稀釋至5.0 mL。

圖1 測量水樣流程圖

1.3.3 與行標對比 本方法與行標最大的區別有兩個方面：（1）總氮消解器代替了高壓蒸汽滅菌鍋；（2）取樣體積、加入試劑的體積減少。

2 結果與討論

2.1 準確度與精密度討論

將本方法與行標、哈希總氮方法進行對比，以總氮標準樣品和本單位處理污水作為測量對象[2]。總氮標準樣品使用中科睿譜標準物質（RM）BW104035-1000-50，標準物質編號21051006，本單位處理污水選取蒸氨廢水、生活污水、事故池廢水、二沉池廢水、生化出水作為測定對象進行實驗，見表2、表3。不同實驗室對比實驗見表4。

表2 標準物質測定值的準確度和精密度對比實驗

表3 焦化廢水不同方法測定值對比實驗

表4 焦化廢水不同實驗室測定值對比實驗

通過以上實驗數據表明，使用紫外分光光度計+消解器相結合的方式測總氮，與行標、哈希總氮做對比，無論是準確度還是精密度均符合標準要求。

2.2 經濟效率分析

使用哈希儀器設備測總氮需購買哈希DR900 便攜測定儀+哈希DRB200 消解器，前期投入成本約2 萬元，后續購買哈希總氮試劑包約25 元/套，成本較高，大大提高了污水處理的檢測成本。使用行業標準HJ 636—2012《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測總氮，需購買紫外分光光度計+高壓蒸汽滅菌鍋設備，其中高壓蒸汽滅菌鍋屬于壓力容器，對實驗室操作環境及人員素質都有較高的要求，且安全系數降低，操作過程繁瑣。

3 結論

使用紫外分光光度計+消解器的方法測總氮，前期投入及后續測定樣品成本相對較低，無論準確度還是精密度與行業標準及哈希總氮對比均符合標準要求，且過程簡單，安全系數較高，用于實驗室測定總氮是完全可行的。