水质-氨氮的测定纳氏试剂分光光度法.doc

水质 氨氮的测定方法 纳氏试剂分光光度法

1.含义
本测定方法适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水中氨氮的测定。
当水样体积为 50 ml，使用 20 mm 比色皿时，本方法的检出限为 0.025 mg/L，测定下限为 0.10 mg/L，测定上限为 2.0 mg/L（均以 N 计）。
2.方法原理
以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长 420 nm 处测量吸光度。
3.检测依据
水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法HJ 535-2009
4.检测程序
4.1 试剂和材料
除非另有说明，分析时所用试剂均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，实验用水为按 4：1 制备的水。
4.1.1无氨水，在无氨环境中用下述方法之一制备。
(1）离子交换法
蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂（氢型）柱，将流出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升流出液加 10 g 同样的树脂，以利于保存。
（2）蒸馏法
在1 000 ml 的蒸馏水中，加 0.1 ml 硫酸（ρ=1.84 g/ml），在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前 50 ml 馏出液，然后将约 800 ml 馏出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升馏出液加 10 g 强酸性阳离子交换树脂（氢型）。
（3纯水器法
用市售纯水器临用前制备。
4.1.2轻质氧化镁（MgO）
不含碳酸盐，在 500℃下加热氧化镁，以除去碳酸盐。
4.1.3盐酸，ρ(HCl)=1.18 g/ml。
4.1.4纳氏试剂，可选择下列方法的一种配制。
（1）二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液
称取 15.0 g 氢氧化钾（KOH），溶于 50 ml 水中，冷却至室温。称取 5.0 g 碘化钾（KI），溶于 10 ml 水中，在搅拌下，将 2.50 g 二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至 100 ml，于暗处静置 24 h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定 1 个月。
（2）碘化汞-碘化钾-氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液
称取 16.0 g 氢氧化钠（NaOH），溶于 50 ml 水中，冷却至室温。
称取 7.0 g 碘化钾（KI）和 10.0 g 碘化汞（HgI2），溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述 50 ml 氢氧化钠溶液中，用水稀释至 100 ml。贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，于暗处存放，有效期 1 年。
4.1.5酒石酸钾钠溶液，ρ=500 g/L。
称取 50.0 g 酒石酸钾钠（KNaC4H6O6·4H2O）溶于 100 ml 水中，加热煮沸以驱除氨，充分冷却后稀释至 100 ml。
4.1.6硫代硫酸钠溶液，ρ=3.5 g/L。
称取 3.5 g 硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶于水中，稀释至 1 000 ml。
4.1.7硫酸锌溶液，ρ=100 g/L。
称取 10.0 g 硫酸锌（ZnSO4·7H2O）溶于水中，稀释至 100 ml。
4.1.8氢氧化钠溶液，ρ=250 g/L。
称取 25 g 氢氧化钠溶于水中，稀释至 100 ml。
4.1.9氢氧化钠溶液，c(NaOH)=1 mol/L。
称取 4 g 氢氧化钠溶于水中，稀释至 100 ml。
4.1.10盐酸溶液，c(HCl)=1 mol/L。
量取 8.5 ml 盐酸（4.3）于适量水中用水稀释至 100 ml。
4.1.11硼酸（H3BO3）溶液，ρ=20 g/L。
称取 20 g 硼酸溶于水，稀释至 1 L。
4.1.12溴百里酚蓝指示剂（bromthymol blue），ρ=0.5 g/L。
称取 0.05 g 溴百里酚蓝溶于 50 ml 水中，加入 10 ml 无水乙醇，用水稀释至 100 ml。
4.1.13淀粉-碘化钾试纸
称取 1.5 g 可溶性淀粉于烧杯中，用少量水调成糊状，加入 200 ml 沸水，搅拌混匀放冷。加 0.50 g 碘化钾（KI）和 0.50 g 碳酸钠（Na2CO3），用水稀释至 250 ml。将滤纸条浸渍后，取出晾干，于棕色瓶中密封保存。
4.1.14氨氮标准溶液
（1）氨氮标准贮备溶液，ρN =1 000 μg/ml。
称取 3.819 0 g 氯化铵（NH4Cl，优级纯，在 100～105℃干燥 2 h），溶于水中，移入 1 000 ml 容量瓶中，稀释至标线，可在 2～5℃保存 1 个月。
（2）氨氮标准工作溶液，ρN =10 μg/ml。
吸取 5.00 ml 氨氮标准贮备溶液（4.14.1）于 500 ml 容量瓶中，稀释至刻度。临用前配制。
4.2 仪器和设备
4.2.1
可见分光光度计：具 20 mm 比色皿。
4.2.2
氨氮蒸馏装置：由 500 ml 凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可连接一段适当长度的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。亦可使用 500 ml 蒸馏烧瓶。
5.采样要求
5.1 水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内，要尽快分析。如需保存，应加硫酸使水样酸化至 pH＜2，2～5 ℃下可保存 7 d。
5.2去除余氯
若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液（4.1.6）去除。每加 0.5 ml 可去除 0.25 mg 余氯。用淀粉-碘化钾试纸（4.1.13）检验余氯是否除尽。
5.3絮凝沉淀
100 ml 样品中加入 1 ml 硫酸锌溶液（4.1.7）和 0.1～0.2 ml 氢氧化钠溶液（4.1.8），调节 pH 约为 10.5，混匀，放置使之沉淀，倾取上清液分析。必要时，用经水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液 20 ml。也可对絮凝后样品离心处理。
5.4预蒸馏
将50 ml 硼酸溶液（4.1.11）移入接收瓶内，确保冷凝管出口在硼酸溶液液面之下。分取 250 ml 样品，移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂（4.1.12），必要时，用氢氧化钠溶液（4.1.9）或盐酸溶液（4.1.10调整 pH 至 6.0（指示剂呈黄色）～7.4（指示剂呈蓝色），加入 0.25 g 轻质氧化镁（4.1.2）及数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管。加热蒸馏，使馏出液速率约为 10 ml/min，待馏出液达 200 ml 时，停止蒸馏，加水定容至 250 ml。
6.分析步骤
6.1校准曲线
在8 个 50 ml 比色管中，分别加入 0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 和 10.00 ml 氨氮标准工作溶液（4.1.14），其所对应的氨氮含量分别为 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0 和 100 µg，加水至标线。加入 1.0 ml 酒石酸钾钠溶液（4.1.5），摇匀，再加入纳氏试剂 1.5 ml（4.1.4(1)）或 1.0 ml（4.1.4(2)），摇匀。放置 10 min 后，在波长 420 nm 下，用 20 mm 比色皿，以水作参比，测量吸光度。
以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（µg）为横坐标，绘制校准曲线。
注：根据待测样品的质量浓度也可选用 10 mm 比色皿。
6.2样品测定
6.2.1
清洁水样：直接取 50 ml，按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。
6.2.2
有悬浮物或色度干扰的水样：取经预处理的水样 50 ml（若水样中氨氮质量浓度超过 2 mg/L，可适当少取水样体积），按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。
注：经蒸馏或在酸性条件下煮沸方法预处理的水样，须加一定量氢氧化钠溶液（4.1.9），调节水样至中性，用水稀释至50 ml 标线，再按与校准曲线相同的步骤测量吸光度。
6. 3.空白试验
用水代替水样，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。
7.结果计算
水中氨氮的质量浓度按式（1）计算：

式中：ρN——水样中氨氮的质量浓度（以 N 计），mg/L；
As——水样的吸光度；
Ab——空白试验的吸光度；
a——校准曲线的截距；
b——校准曲线的斜率；
V——试料体积ml。
8.注意事项
8.1试剂空白的吸光度应不超过 0.030（10 mm 比色皿）。
8.2纳氏试剂的配制
为了保证纳氏试剂有良好的显色能力，配制时务必控制 HgCl2 的加入量，至微量 HgI2 红色沉淀不再溶解时为止。配制 100 ml 纳氏试剂所需 HgCl2 与 KI 的用量之比约为 2.3∶5。在配制时为了加快反应速度、节省配制时间，可低温加热进行，防止 HgI2 红色沉淀的提前出现。
8.3酒石酸钾钠的配制
酒石酸钾钠试剂中铵盐含量较高时，仅加热煮沸或加纳氏试剂沉淀不能完全除去氨。此时采用加入少量氢氧化钠溶液，煮沸蒸发掉溶液体积的 20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。
8.4絮凝沉淀
滤纸中含有一定量的可溶性铵盐，定量滤纸中含量高于定性滤纸，建议采用定性滤纸过滤，过滤前用无氨水少量多次淋洗（一般为 100 ml）。这样可减少或避免滤纸引入的测量误差。
8.5水样的预蒸馏
蒸馏过程中，某些有机物很可能与氨同时馏出，对测定有干扰，其中有些物质（如甲醛）可以在酸性条件（pH＜1）下煮沸除去。在蒸馏刚开始时，氨气蒸出速度较快，加热不能过快，否则造成水样暴沸，馏出液温度升高，氨吸收不完全。馏出液速率应保持在 10 ml/min 左右。
蒸馏过程中，某些有机物很可能与氨同时馏出，对测定仍有干扰，其中有些物质（如甲醛）可以在酸性条件（pH＜1）下煮沸除去。
部分工业废水，可加入石蜡碎片等做防沫剂。
8.6蒸馏器清洗
向蒸馏烧瓶中加入 350 ml 水，加数粒玻璃珠，装好仪器，蒸馏到至少收集了 100 ml 水，将馏出液及瓶内残留液弃去。
8.7准确度和精密度
氨氮浓度为1.21mg/l的标准溶液，重复性限为0.028mg/l，再现性为0.075mg/l，回收率在94％～104％。
氨氮浓度为1.47mg/l的标准溶液，重复性限为0.024mg/l，再现性为0.066mg/l，回收率在95％～105％。

9.地表水环境质量标准
氨氮水环境质量标准  GB 3838-2002
单位：mg/L
分 类
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
Ⅴ类
标准值
≤0.15
≤0.5
≤1.0
≤1.5
≤2.0