碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水样中总氮影响因素探讨

'碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水样中总氮影响因素探讨刘维平(长沙环境保护职业技术学院教师，湖南农业大学资环院2006级工程硕士在读湖南长沙410004)摘要：本文综述了采用碱性过硫酸钾氧化法测定总氮时影响测定准确性的各种因素：水样采集和保存、实验室环境、器皿清洁程度、实验用水、试剂影响和消解过程的影响，为减少实验误差，保证实验结果准确性提供了参考依据。关键词:总氮；分光光度法；准确性；消解；影响因素InfluencefactorsintheDeterminationofTotalNitrogeninthewaterbyAlkalinePotassiumPersulfateDigestion-UVSpectrophotometricMethodLIUWei-ping（ChangshaEnvironmentalProtectionCollege,Changsha,410004,China）Abstract:Influencefactorsofdeterminationaccuracyoftotalnitrogenwasreviewedusingalkalinepotassiumoxidemethodincludingtheacquisition,storage,experimentalenvironment,reagentsandeffectsofdigestionprocess,whichcanreducetheexperimentalerrorandprovideareferencebasistoguaranteetheaccuracyofexperimentalresults.Keywords:Totalnitrogen;Spectrophotometricmethod;Accuracy;Digestion;Influencefactor由于人类生活生产活动的范围日益扩大，大量高含氨、磷的生活废水和工业污水排入江河、湖泊及海域中，引起水体富营养化，从而导致赤潮等灾害频繁发生。碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定水中总氮[2]具有操作简易、方便等特点，水质分析中多数采用此方法。但在实际的操作分析中，我们常遇到样品在波长220nm处吸光度>1.000和对于整个实验的结果至关重要的空白吸光度大于0.030的情况。现通过对实验用水、试剂、消化过程等影响因素分析探讨．从而得出测定的最佳条件，提高总氮测定的准确性。1水样的采集和保存[1]总氮水样的采集与保存方法对分析结果有重大影响。水样采集按《水和废水监测分析方法》具体要求操作，分析方法中指出总氮水样测定应在24h内测定，而并没有指出温度和样品保存时间对测定结果的影响。蒋荣荣，顾亚中[6]对温度和保存时间对总氮样品的测定进行了研究，结果显示：当在低浓度时,在0~30℃范围内,于1周内测定对测定结果无影响,当水样浓度较高时,对测定结果有影响;样品在0~20℃条件下保存于1周内测定对测定结果无影响(高浓度样品除外)。当样品浓度较大,温度较高(30℃),放置时间越长,测量损失越多,原因是在较高温度下,水样中铵盐部分转化为可挥发的氨而失去。故在对水样分析结果无影响的情况下，可根据处理水样的时间长短和保存温度选择是否对水样进行酸化。2试验用水实验用水是否达符合试验要求直接影响到测定时的准确度。蒋晶晶等[5]通过研究表明去离子水和无氨水的效果差别不明显，其值均在规定的范围内，用这两种水均满足需要，一般情况下使用去离子水即可。孔凡彬，邓磊[3] 对无氨水、蒸馏水和去离子水对总氮空白实验的研究结果表明，新制的无氨水和蒸馏水测定的结果几乎相同，而用去离子水测定总氮得到的结果大于无氨水和蒸馏水的测定结果，可能是受到水中有机物的干扰而影响了测定结果。可以得出使用无氨水的效果最好。3实验室环境及器皿清洁程度总氮分析应在无氨的环境中进行，应避免与氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等实验项目同处一室进行分析，同时试剂、玻璃器皿应避免氨的交叉污染，最好能做到专物专用。在消解过程中，玻璃壁上难以清洗的有机物及其他物质混入介质中而使空白试验值偏大并提出玻璃器皿可用10％盐酸浸洗，用蒸馏水冲洗后再用无氨水冲洗多次，控干。连晓丹[4]研究了普通清洗、1+9盐酸浸泡和1+9硫酸浸泡对玻璃器皿进行清洗对空白值的影响，结果表明，使用酸浸泡过的玻璃器皿，其空白值明显低于普通清洗过玻璃器皿的空白值。4试剂的影响4.1过硫酸钾的影响总氮试验对使用的过硫酸钾试剂有着很高的要求，一般普通分析纯的过硫酸钾中，总氮量最高不超过0.005%，但由于试剂质量存在差异，有些厂家及批号的试剂含氮量达不到这个要求，致使空白试验值偏高。蒋晶晶[2]等对分析纯度为AR和优级纯GR的试剂分别做了空白试验，其结果表明使用AR级的和GR级的过硫酸钾对空白值的影响十分明显，GR级的空白值比较低。过硫酸钾的溶解速度较慢，在配制过程中尽量不要加热使其溶解，因在60℃以上，过硫酸钾就发生如下反应：K2S204+H2O→2KHSO4+1/2O2。时间不允许的情况下，可用低于60℃的水进行溶解。蒋晶晶等[2]通过对自然溶解、60℃加热和100℃加热溶解三种溶解方式测定其对测定结果的影响，结果表明三种溶解方式相对真实值误差分别为0.4%、-7.6%、-13.8%。从中可以看出由于溶液体系的温度高，引起局部过硫酸钾的分解，相当于降低了其有效反应浓度，使样品氧化不完全，使得测定值偏低。4.2盐酸酸度的影响不同的盐酸浓度对实验的空白有着不同的影响。彭鹏,石慧[7]研究表明：当盐酸溶液浓度小于(1+9)时，对实验的影响较小，可以通过系统误差得到消除。任妍冰等[8]人研究了盐酸浓度为1:5、1:9、1:9再稀释10倍、1:9再稀释20倍对空白值的影响，表明酸度太大或太小时空白值均偏高，影响结果。选用1:9的盐酸溶液测试结果最佳。5消解过程的影响5.1消解压力和温度对空白值的影响过硫酸钾在220nm波长处有很强的吸收峰，即使只有1％的残留，仍足以严重干扰测定。而消解过程中过硫酸钾能否分解完全，关键取决于消解时间和温度。在消解过程中，将比色管置于压力蒸汽消毒器中加热，使压力表指针到0.1~1.4MPa．若压力不足，会造成过硫酸钾分解不完全．从而导致空白吸光度偏高。压力蒸汽消毒器的温度必须严格控制在120~124℃之间，低于120℃则氧化不完全，水样吸光值偏低，高于124℃过硫酸钾分解速度加快，水样吸光值偏高。在实际测定过程中，按照标准方法的条件，空白值会异常的高，这种现象主要是由于总氮分析方法中所使用的过硫酸钾本身在λ=220nm处，有强烈的吸收[14]所致，这种吸收在消解过程中随着消解温度的不断提高，过硫酸钾的不断分解而使其在λ=220nm处的吸收逐渐降低。建议若能将消解温度保持在126~127℃较为理想。5.2消解时间对空白值的影响消解过程是过硫酸钾分解产生原子态氧的过程，时间过短造成过硫酸钾分解不完全而使实验空白值过大。研究表明，随着时间的延长，过硫酸钾在220nm处的吸光值逐渐降低（如图1）。因此，建议消解时间最少控制在50min左右[2]，以降低空白实验吸光度值。 6小结碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法(GB11894-89)测水体中总氮,为确保实验的准确度和精密度，通过个人实践经验总结以及查阅相关资料，总结如下：(1)按照国标要求采集的水样存放应在尽可能短的时间内检测，最多不能过超过1周。(2)确保实验室环境的干净、整洁，玻璃器皿最好专物专用，避免交叉污染。(3)实验要求的过硫酸钾试剂最好选用优级纯试剂，且配制以常规自然溶解，放置时间不宜过长，当发现空白值超过0.030时，需要重新配制。(4)注意消解时间、温度和压力,过硫酸钾氧化时的操作条件以及消解后冷却时间的最佳值。参考文献[1]国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002.255-257[2]张钧,张庆军.水和废水中总氮测定的关键问题研究[J].污染防治技术,2008,21(5):83-86.[3]孔凡彬,邓磊.用无氨水、蒸馏水和去离子水测定总氮结果比较[J].环境研究与监测,2005,18(1)：40-41.[4]连晓丹.影响总氮准确测定因素的研究[J].引进与咨询,2006,10:75-76.[5]蒋晶晶,张芙蕖.降低总氮空白吸光值的因素探讨[J].2008,33(2):121-122,147.[6]蒋荣荣,顾亚中.总氮样品保存条件探讨[J].仪器仪表与分析监测,2006,3:42.[7]彭鹏,石慧.碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水样中的总氮[J].污染防治技术,2008,21(2):86-88.[8]任妍冰,曹雷等.碱性过硫酸钾紫外光度法测定水中总氮时影响空白值的因素[J].江苏环境科技,2008,21(增刊1):48-50.作者简介：刘维平（1981—），女，黑龙江哈尔滨人，工程硕士在读，助理实验师，主要从事环境监测及实验教学指导工作。'