总氮的测定与分析

实验五　总氮的测定与分析

一、实验目的和要求

在生物脱氮工艺中，氮的脱除是通过硝酸盐还原为氮气并从废水中排出实现的，通过测定总氮可以了解生物脱氮效果的好坏。以下规定了用碱性过硫酸钾在120～124℃消解，紫外分光光度测定水中总氮的方法。

二、实验原理

在60℃水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。

分解出的原子态氧在120～124℃条件下，可使水样中含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐。并且在此过程中有机物同时被氧化分解。可用紫外分光光度法于波长220nm和275nm处，分别测出吸光度A220及A275按式①求出校正吸光度A:

三、适用范围

本方法适用于地面水、地下水的测定，可测定水中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机铵盐、溶解态氨及大部分有机含氮化合物中氮的总和。

氮的最低检出浓度为0.050mg/L，测定上限为4mg/L。

本方法的摩尔吸光系数为1.47×10³ L/（mol·cm）。

测定中干扰物主要是碘离子与溴离子，碘离子相对于总氮含量的2.2倍以上，溴离子相对于总氮含量的3.4倍以上有干扰。

四、定义

（1）可滤性总氮　指水中可溶性及含可滤固体（小于0.45μm颗粒物）的含氮量。

（2）总氮　指可溶性及悬浮颗粒中的含氮量。

五、试剂和材料

除非另有说明，分析时均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂。

（1）水，无氨

按下述方法之一制备。

①离子交换法。将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型柱），流出液收集在带有密封玻璃盖的玻璃瓶中。

②蒸馏法。在1 000mL蒸馏水中，加入0.10mL硫酸（ρ＝1.84g/mL）。并在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50mL馏出液，然后将馏出液收集在带有玻璃塞的玻璃瓶中。

（2）氢氧化钠溶液（200g/L）:称取20g氢氧化钠（NaOH），溶于水中，稀释至100mL。

（3）氢氧化钠溶液（20g/L）:将上一步的溶液稀释10倍而得。

（4）碱性过硫化钾溶液:称取40g过硫化钾（K₂S₂O₄）；另称取15g氢氧化钠（NaOH），溶于水中，稀释至1 000mL，溶液存放在聚乙烯瓶内，最长可储存一周。

（5）盐酸溶液:1∶9（体积比）。

（6）硝酸钾标准溶液。

①硝酸钾标准储备液，c_N＝100mg/L，硝酸钾（KNO₃）在105～110℃烘箱中干燥3h，在干燥器中冷却后，称取0.721 8g，溶于水中，移至100mL容量瓶中，用水稀释至标线在0～10℃暗处保存，或加入1～2mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。

②硝酸钾标准使用液，c_N＝100mg/L:将储备液用水稀释10倍而得。使用时配制。

（7）硫酸溶液，1∶35（体积比）。

六、仪器和设备

（1）常用实验仪器和下列仪器。

（2）紫外分光光度计及10mm石英比色皿。

（3）医用手提式蒸汽灭菌器或家用压力锅，锅内温度相当于120～124℃。

（4）具玻璃磨口塞比色管，25mL。

所有玻璃器皿可以用盐酸（1∶9）或硫酸（1∶35）浸泡，清洗后再用水冲洗数次。

七、样品

1.采样

在水样采集后立即放入冰箱中或低于4℃的条件下保存，但不得超过24h。水样放置时间较长时，可在1 000mL水样中加入约0.5mL硫酸（ρ＝1.84g/mL），酸化到pH小于2，并尽快测定。

样品可储存在玻璃瓶中。

2.试样的制备

取实验室样品用氢氧化钠溶液或硫酸溶液调节pH至5～9从而制得试样。

八、分析步骤

1.测定

（1）用无分度吸管取10.00mL试样（c_N超过100μg时，可减少取样量并加水稀释至10mL）置于比色管中。

（2）试样不含悬浮物时，按下述步骤进行。

①加入5mL碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞用布及绳等方法扎紧瓶塞，以防弹出。

②将比色管置于医用手提蒸汽灭菌器中，加热，使压力表指针到1.1～1.4kg/cm²，此时温度达120～124℃后开始计时。或将比色管置于家用压力锅中，加热至顶压阀吹气时开始计时。保持此温度加热0.5h。

③冷却，开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷至温室。

④加盐酸（1∶9）1mL，用无氨水稀释至25mL标线，混匀。

⑤移取部分溶液至10mm石英比色皿中，在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，分别在波长为220nm与275nm处测定吸光度，并用式①计算出校正吸光度A。

（3）试样含悬浮物时，先按上述步骤①至④进行，然后待澄清后移取上清液到石英比色皿中。再按上述步骤⑤进行。

2.空白实验

空白实验除以10mL水代替试样外，采用与测定完全相同的试剂、用量和分析步骤进行平行操作。

［注］　当测定在接近检测限时，必须控制空白实验的吸光度Ab不超过0.03；超过此值，要检查所有水、试剂、器皿和家用压力锅或医用手提灭菌器的压力。

3.校准

（1）校准系列的准备

①用分度吸管向一组（10支）比色管中，分别加入硝酸盐氮标准使用溶液0.0mL，0.10mL，0.30mL，0.50mL，0.70mL，1.00mL，3.00mL，5.00mL，7.00mL，10.00mL。加水稀释至10.00mL。

②按分析步骤①～④进行测定。

（2）校准曲线的绘制

零浓度（空白）溶液和其他硝酸钾标准使用溶液制得的标准系列完成全部分析步骤，于波长220nm和275nm处测定吸光度后，分别按下式求出除零浓度外其他校准系列的校正吸光度As和零浓度的校正吸光值Ab及其差值A_t

按A_t值与相应的NO₃-N含量（μg）绘制标准曲线。

九、结果的表示

1.计算方法

按式①计算得试样校正吸光度A_t，在校准曲线上查出相应的总氮μg数，总氮含量c_N（mg/L）按下式计算:

2.重复性

21个实验室分别测定了亚硝酸盐，氨基丙酸与氯化铵的混合样品；CW604氨氮标准样品；L-谷氨酸与葡萄糖混合样品。上述三种样品分别为1.49mg/L，2.64mg/L，1.15mg/L，其结果如下:各实验室的室内相对标准差分别为2.3%，1.6%，2.5%。室内重复测定允许精密度分别为0.074mg/L，0.092mg/L和0.063mg/L。

3.再现性

各实验室对上述三种统一合成样品测定，实验室间相对标准偏差分别为3.1%，1.1%和4.9%。

4.准确度

各实验室对上述三种统一合成样品测定，实验室内均值相对误差分别为6.3%，2.4%和8.7%。

室内重复测定相对误差分别为7.5%，3.8%和9.8%。实验室平均回收率置信范围分别为（99.0±6.4）%，（99.0±5.1）%和（101±9.4）%。