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纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的分析体系优化

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'■I分类号:X832_学校代码:10697密级:公幵学号:20120202098NorthwestUniversity“圓iiir专业字位硕士论文S'PECIALIZEDMASTERSDISSERTATION纳氏试剂分光光度法测定:.水中氨氮的分析体系优化.亀:llW…-'r^^p“‘:…..:.糊称:环境工程:■:罗俊玲指导老师作者:薛科社教授西北大学学位评定委员会二〇一五年 .■驚稱?■“'.s?■’-:,?-.',-?x?:.-.:.:V.■:-.?丨..1.■西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。‘保密论文待解密后适用本声明。YV以*学位论文储签名:指导教师签名:叫■r2f7G年Z月J日匆.r年月日西北大学学位论文独创性声明本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地\方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我.一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:年‘月日.?? 摘要根据《2013年中国环境状况公报》中的内容显示,中国在丁业快速发展、人类社会、,水污染问题己经凸显出来M断进步的同时,伴随产生的是水环境状况的急速下降。?-水体中最常见污染物之的氨氮,作为水污染物排放总量控制指标和水环境监测的基一木项目而备受关注。作为判断水体污染程度的个重要标志,它有助于评价水体污染“”和水体的0净状况,对于评估水体富营养化程度、加强环境保护具有重要意义。“水质氣”本文通过比较主要着力于氣的测定方法(纳氏试剂分光光度法)实验体系的分析探究。该方法里然被确定为国家标准A方法,但在H常监测分析使用过程屮。本文通过实验探究影响实验的干扰因素、标,还是存在许多可以改进和完善问题一,《纳准方法中试剂的调整、实验条件等问题根据实验结果分析对水质氨氮的测定.氏试剂分光光度法》体系进行优化。本实验选取的4种具有完整的代表性的水样和2种参比、质控水样作为实验对象,通过系统完整的实验,对纳氏试剂分光光度法测定水巾氨氮的分析体系进行了全而优化:。该体系从样品到结果主要包括了以下内容一一避光的条件下(1)水样保存,延长了有效保:水质样品在零下温度隔绝氧气,可替代现行方法中化学酸化固定方法存时限。(2)预处理:絮凝法釆用滤膜抽滤(结合离心机)代替中速滤纸,能有效改善实验空白偏高问题;蒸傾法采用桂油有效解决了发泡造成的无法蒸馈消解的问题;高浓度样品可采用直接稀释测定而不进行预处理。(3),实验试剂:采用纳氏试剂滴加酒石酸钾钠后取上清液使用能有效降低实验对于加入酒石酸钟钠浑独的水样,可去除该试剂的使用,空白;鉴于纳氏试剂有剧毒;木实验在保证方法检出限和结果准确性的基础上,将纳氏试剂单样单次加入量递减为12L。1.3mL,对于较清洁的水样(氨氮浓度较低)纳氏试剂单样单次加入量递减为.rn°?(4)明:即显色体系H130136,5C,确了显色体稳定的条件p值为..室温环境20?30i比色时间扩展至1iTin。,保证了实验结果的准确性通过本实验降低或排除了体系的干扰因素,同时结合实验室分析情况,,提高了分析效率有效较低了分析强度。减少试剂的使用量和排放量(特别是有毒有害试剂),降低了对环境和人体的危害。:。关键词纳氏试剂分光光度法;氨氮;干扰因素;优化条件I NesslerreagentspectrophotometricdeterminationofthespectralanalsisofammoniainthewatersystemoptimizationyAbstract'"'Accordingto2013ChinaStateoftheEnvironmentinthecontentshowthatChinasraidindustrialdevelomenthumansocietcontinuestororessaccomaniedbaraidpp,ypg,pypdeclineinroducedwaterenvironmenhellibihd.ttoutonrolemhasbeenhhlitep,ppggAmmoniaoneofthemostcommonpollutantsinwater,aswaterpollutantemissioncontroltaretsandbasicroectwaterenvironmentmonitorinandconcern.Asanimortantgpjgpindicatorofwatertodeterminethedegreeofpollution^ithelpstoevaluatethe""-selfuriftitttlltiwatfithedficaonsaeofwaerouonanderandorassessnereeopp,ggeutrohiwaterbiliificatonofodiesstrenthenenvronmentarotectonareofreatsinicance.p,gpgg"ThispapercomparesthemainfocusonDeterminationofWaterAmmonia(Nessler”spectrophotometry)analysistoexploretheexperimentalsystem.AlthoughthismethodhasbeenidentifiedasanationalstandardAmethodformonitorinandanalsisbutineverdagyyyusethereisstillalotofroblemscanbeimrovedanderfected,Nesslerreaent,pppg"spectrophotometricdeterminationofammoniainwaterqualitysystemtooptimizetheanalysisoftheexperimentalresultsofthispaper,theexperimentexploredtheimpactofifecttestthtmethodofadieatimenliisanterferenceoresandardustnrenexertacondtonnd,jgg,potherissues.Inthisstudacomltelectioffourkindsofrrestativetlesdtwoy,peseonepenwaersampankindsofreferencequalitycontrolwatersamplesasexperimentalsubjects,throughasstematiicandcomrehensiveexermentsNesslerreaentsectrohotometricypp,gppdeterminationofammoniainwateranalysissystemtoconductacorrprehensiveoptimization.Thissystemresultsfromthesampletoincludethefollowing:b--■1Savewatersamles:Watersamlesinsuzerotemeraturescutofoxenunder()pppygdarkconditions,toextendtheeffectivetimesaving,youcanreplacetheexistingmethodsofchemififiicalacidicatonxation.-membranefi2Pretreatment:fbccuktionmethodusinltrationcombinedcentrifue()g(g)-insteadofmediumseedfiltercaneffectivelimrovetheroblemofhihblankexerimentpyppgp;theuseofsiliconeoildistillationmethodcannoteffectivelsolvetheroblemoffoamcausedypbythedistillationofdigestion;highconcentrationofthesamplecanbemeasureddirectlywunithoutdiltionpretreatmet.3Reaents;usingNesslerdroppingpotassiumsodiumtartratesolutionsupernatant()g11 afteruse,canefectivelyreducetheblankexperiment;torpotassiumsodiumtartrateturbid'waterualitsamlescanberemovedusinthereaentsGiNlShihligg;venesserreaenttoxc,qypggythisexperimentalbasistoensurethemethoddetectionlimitsandaccuracyoftheresults,sedontheMessililibaiersnesamlesnedecreasnamountof1.3mLrcleanerwtrgpgg,foae'amlsleslowerammoniaconcentrationNesserSreaentsinlesamlesinledecreasinp()ggpggamountof1.2mL.4)aclearandstableconditionsforcolorbod:thecolorvalueof13.0to13.6H(yp"2?sstemroomtemerature5Ctheexansioncobriinetrictimeto1030min.y,p,pThrouhthliifeisstudtoreduceoremnatetheinterrencefactorsstemtortgy,yensueheroflbinedwihlaboaccuacytheexerimentalresuts,comtratoranalsistheefteanalsispyy,fecivyofimficiencheiilowintensityandrovetheefoftanalss.Reducntheuseandemissionsofpyygreagents(especiallypoisonousagents),reducingtheenvironmentalandhealthhazards.Kewords:Nesslerreagentsectrophotometry;ammonia;confoundinfeetorsotimalypg;pcondiitons.HI 目录一第章绪论11.1研究背景1..111我国淡水环境现状及水体主要污染因子11.16.2水体巾氨氮的存在形式、来源及危害1.2国内外关于水质氨氮测定方法现状及研究进展81219..分光光度法1.22电化学分析法11.1.2312.仪器分析法12413..其他分析方法1.3研究目的及意义151416.研究思路与预期结果二一第章水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法18.821纳氏试剂分光光度法适用范围1.22纳氏试剂分光光度法方法特点及原理182.8.21纳氏试剂的配制原理1.192.22氨氣显色原理..9223酒石酸钾钠掩蔽原理12.320纳氏试剂分光光度法操作步骤2.3.120水样的预处理23220..校准曲线的绘制2.3.3水质样品的测定2023.420.结果计算2.4现行方法存在问题及产生原因21“”第三章基于纳氏试剂光度法系统的实验设计233.1实验准备2331.123.实验仪器和设备3.2231.实验用水3.324.1实验试剂IV ..314实验条件263226.实验的质量管理与质量保证3.2.1实验水样采集点位布设26.32.2水样的采集和保存运输263.2.3全程序空白实验273.2.4平行双丰牟273.25()27.质控样标准样品3.2.6加标回收率273.2.7校准曲线的绘制273.3实验的设计283.3.1实验样品确定283.3.2样品保存实验283.3.3样品预处理实验293.3.4关键试剂实验303.3.5样品测定条件实验31第四章系统优化及实验结果分析324.1样品保存方法优化及实验结果分析32一4.1.1结果分析基础校准曲线的绘制324.1.2样品保存优化实验及分析324..3451样品保存方法优化结果.42样品预处理方法优化及实验结果分析45一..421结果分析基础校准曲线的绘制45.4.22样品预处理优化实验及分析454.2.3样品预处理方法优化结果504.3关键试剂方法优化及实验结果分析514一.3.1结果分析基础校准曲线的绘制514.3.2关键试剂优化实验及分析514.3356.关键试剂方法优化结果'4.4样品测定条件方法优化及实验结果分析56一.44.1结果分析基础校准曲线的绘制56V 4;4257.样品测定条件优化实验及分析4.4.358样品测定条件优化结果59第五章结论与展望5159.结论5.2展望6162参考文献64miltVI 四北人学硕士学位论文第一章绪论1.1研究背景1.11.我国淡水环境现状及水体主要污染因子根据《2013年中国环境状况公报》中的内容显示:现在淡水环境全国地表水总体呈⑴现轻度污染,部分城市河段污染较重。(1)河流2013年,中国主要的十大河流(长江、黄河、辽河、珠江、浙闽片河流、松花江、??淮河,IIIIVV、海河、西北诸河、西南诸河)等流域的国控断面中类、IV类和劣7-类水质断面比例分别为].7%、19.3%和9.0%。水质状况如图11所示。?■騮丨丨类丨V,Y类劣V类"'P"”"一HSKo!1ftf1I'-?-—L-....-—B-feo^o"Lt—Bw]p|I ̄'—?-40'Il—?5i]BfiB,肌fli141II+1'长贄珠松淮海辽液两西'丨3fs江:江花:,?j北沟江片诸诸冗iA河流-图112013年十大流域水质状况F-i11ToTenBasinWaerualiin2013g.pttQy陕西省河流以秦岭为界,南属长江流域,北属黄河水系,黄河水系境内主要有渭河一、径河等,而长江水系境内主要有丹江、汉江、嘉陵江等。其中长江最大的支流一《20汉江13,黄河最大的支流渭河。根据年中国环境状况公报》显示:其中,长江流域水质评价结果为良好,黄河流域水质存在污染现象属轻度污染,渭河流域陕西西安段水质污染情况尤为显著,己属重度污染,污染指标主要体现为氨氮、化学需氧量等。?m类?长江流域水质良好。I、IVV类和劣V类水质断面比例分别为89.4%、?7.5%和3.1%;长江千流水质为优。Im类水质断面比例为100.0%;长江主要支流水??质良好。IIII类、rvV类和劣V类水质断面比例分别为85.6%、10.2%和4.2%。1'< 第一章绪论长江流域在位于城市河段的地区,如府河四川成都段、圣溪河四川自贡段与!l!堂螂川-2所云南昆明段是重度污染。如图丨示:‘‘.人二,齒Hr...‘.■〈'??■?■iliSaaVS《J-图122013年长江流域水质分布示意图-2aerFig.1WtdistributiondiagramoftheChangiangRiverBasinin2013j黄河流域轻度污染??。IIII类、IVV类和劣V类水质断面比例分别为58.1%、??258%161%。Im类和IVV.和.;黄河干流水质为优类水质断面比例分别为92.3%??和7.7%;黄河主要支流为中度污染。Iin类、IVV类和劣V类水质断面比例分别为33.3%、38.9%和27.8%。黄河流域在位于城市河段的地区,如二川河山西吕梁段,临汾段、汾河山西太原段,,、蒙古巴彦掉尔段运城段涑水河山西运城段以及渭河陕西西安段呈现重度污染。-13如图所示:厂丨突IJmmmm、喪)mm3VSf1-图32013年黄河流域水质分布示意图-Fi13DistributionmapoftheHuanheRiverWateruag.glitin2013Qy2 西北大学她士学位论文(2)全国省界断面??2013年,全国省界水体水质为中Iin类、IVV类和劣V类水质断面比例分别-4-为62.3%、18.2%和19.5%。如图丨、表11所示:污染指标主要为氨氮与化学需氧.m.里。■劣V类?!举V类I,2.3,^,?_,一.…如-遂…3.1%1-13图1420年全国省界断面水质状况--Fig.14IVansboundarywaterualitinthecountrin2013qyy3 。,I1识瓶,E^^^I^宏運t'#,晚照10.lk:赛??q^t—s:^sqsm玲,^「if,。,m1uli赛q.l'丁^fl赛rfsT>^.味1拔a{法;二s,..i尾?|I,、sR-s,定r^lM-故l口'(Cas:^w?:展拾,定赋,iy定<i:F键p贫^?i'狀装¥E掷Y,R-'CKl裝S^&m-O梓’J==余定。!本?ss陌载^t''晚j海;s?帐uE?-IIne報欧,x0^;l(i3A,3识8'麥宏^5!;Kq-:5>:s^E班f;嵌!,每一umsNJ3H>x.S^sI喝)-iJf^孩-Ip,长B丧二fn"/Es.Hbii^,sHKf-。洛Jm話^?qs,-K23J-)饭,,^¥i^Bs^M'定定'寸0‘挪l/i^C裔sE—jr4画e^0?snm:p,r咖Eu<,^ln度-冲o>'三',Eqi:^rfieu-psliis^ouiffswnl介KB^zj,}?'^^,沒f:二-j."-'Io'{M.,^-Js&赵C定TS,'3siimsI琪展sr裕l-l.杯ss6gt^q....B?.,{_K:s卜I2IL(sgzIs1%并^)^S0秘0s-9IO.0曰K...k-0OgTiII^寸szzS0O?s1II£My〗辑,&UaE泡sW¥iS囊燒0w?被§掩E M北大学硕丄?学位论文;(3)城市集中式饮用水源地2013年,全国地级(及以上城市)集中式饮用水源地中有309个地级(及以上城市〉的835个集中式饮用水源地统计取水情况显示:全年取水总量为306.7亿吨,涉及服务人口3.06亿人。其屮,达标取水量为298.4亿吨,达标率为97.3%。地表水水源地主要超标指标为总磷,地下水水源地主、猛和、猛和氨氮要超标指标为铁氨氮。.‘(4)地下水20丨3年,地下水环境质量的监测点总数为4778个,其中国家级监测点800个。水质优良的监测点比例为10.4%,良好的监测点比例为26.9%,较好的监测点比例为3.1%,较差的监测点比例为43.9%,极差的监测点比例为15.7%。主要超标指标为总硬“”、三氣(亚破度、铁、猛溶解性总固体、i酸盐、硝酸盐和氨氮)、硫酸盐、氟化物、氯化物等。与上年相比,有连续监测数据的地下水水质监测点总数为4196个,分布在185个城市,水质综合变化以稳定为主,15.4%,稳定。其中水质变好的监测点比例为666-180%15的监测点比例为.%,变差的监测点比例为.。如图所示:极差诚变差會.?O受..4%...ni―.iS66,6%3.1%1-5图2013年地下水监测点水质状况及年际变化-Fi.15Groundwatermonitorinointsualitandinerannualvariaionsin2013ggpQytt(5)湖泊(水库)2013年,湖泊(水库)优良水质、轻度污染水质、中度污染水质和重度污染水质的07%262%-16%和115,2。主国控重点湖泊(水库)比例分别为6.、.、..见表1要污染指标为总憐、氨氮等。5 一第巧-绪论-220表113年重点湖泊(水库)水质状况Tab-12Keasreservors.ylkeiWaterAvailabilitin2013()y湖泊(水库)优良好轻度污染中度污染重度污染类型(个)(个)(个)(个)(个)三湖*00201重要湖泊591016重要水库1211400总计17201617*指太湖、浪池和染湖。2013年,湖泊(水库)富营养、巾营养和贫营养的湖泊(水库)比例分别为27.8%、57-.4%和.8%。614湖泊(水库)水质综合营养状态见图1。承茂养-"““0中变當费萍60f.好支玄营养^50名:^^I…哲养-f丨nMI?piii|戰?jnni?___?■?;■-?一**、V?fmwa?_??mmm。??41nnIi.IL|]了j&irs#II-巧I?-勘胡基滿湖、!:;胡m;,巧,私《?,疾二r、水,T、;私明.i!布.;功迄,冲;胡明水满液森山句矣漠费本:.s.£..tm水?^^:,^:.%.r:?十、水水农龙t4c.£J..:£t;£i:本SKS-图162013年重点湖泊(水库)综合营养状态指数F-i16Kelittg.akesservorsrohicsateindexin2013y(re)p1.1.2水体中氨氮的存在形式、来源及危害121(1)水体中氨氮的存在形式+氨氮(NHrN)在水体中的存在形式主要是游离氨(NH3)或者按盐(NH4)形态,它们在水体屮的配比多少随着水屮相关因素而改变,经过长期实验比较发现,游离氨和铵盐在水环境中的组成比取决于水体的水温和pH值。游离氨的比例和pH值成正向一一,即者偏高时,另外者也较高。而按盐的比例和水温成反向关系关系,则水温较低时,按盐的比例却较高。32"1()水体中氨氮的来源水体中的氨氮有着十分广泛的来源,从自然界物质元素到人类社会活动等,主要6 迎北人她丄学位论文包含以下几个方面:①城市生活污水生活污水中的含氮有机物在微生物的作fl下分解产生氨氮,而氨氮伴随污水通过城市污水处理管网或直接进入受纳水体。②农田‘在农田中,_氮肥的使用以及农作物生长过程中也会生成氨氮;氮会通过农田排水。、雨水径流和农用化肥的流失进入水体环境③氨和亚硝酸盐的互相转化気和亚銷酸盐两者状态的互相转化基于其化学反应变化,即水体屮的氣在有氧的一亚硝酸盐一环境条件下,,经过氧化作用从而可以生成另外的物质,并经过系列的反一步形成銷酸盐应变化进。一此时以确酸盐形态的存在并不是个十分稳定的物质形态,当在厌氧的条件下同时受到微生物作用时,水体中的亚确酸盐可以逆向的转变为氨的存在形态。④(某些行业)工业废水某些行业生产过程中产生并排放的丁业废水,例如化工业中典型的化肥厂(合成氨化肥,,同时也包)、颜料及油漆制造等高耗能行业中典型的发电厂、水泥厂和煤气厂含了污染大户行业中的炼焦和制革。这些行业向环境载体中排放含氨的气体、粉尘和烟雾溶于水中或者通过废水进入水体环境。…3()水体中氨氮的危害①氨氮对人体健康的影响水体中存在的氨氮在特定环境条件下转化为亚硝酸盐(氮),当水体中的氨氮浓度一富集到定量时,人类如果长期饮用这类水源,那么亚硝酸盐会与蛋白质相互结合而一一亚硝胺形成类对人体健康极为不利的强致癌物质。②氨氮对生态环境的影响()毒性:氨氮对水体中生物的危害作用即毒性与水体环境自身的温度和pH值相二,,H。这种毒性的作用机理关者成NJ向递增的关系即水温和p值越高则其毒性越大主要为游离氨,同时根据其浓度和量的不同,水生物表现为氨氮的慢性中毒和急性氨一氮中毒前者表现为水生物摄食量的减少,随之导致其生长减慢,甚至于导致其机体组织损伤等一,特别表现为对氨氮较为敏感的色类,当氨氮浓度积累高于定量时可致使鱼类直接死亡;后者表现为水生物产生极为奋状态、导致其在水中丧失平衡而无7 一第M结论.法正常行动,严重者甚至死亡。,营养化:地表水体中存在着藻类和某些浮游生物当作为水体好氧物质和营养素物质的氨氣通过多种途径而大量进入水体中(主要为缓流水体,例如湖泊、河口、海湾等)的时候,,含量较高后会产生刺激性臭味导致了水体的富营养化。由此带来的危害-是严重污染了水体环境和周围环境,同时也相伴产生水体的毒性危害。如图17所示:命、.?ii1#!.-7图1水体富营养化危害-Fig.17Eutrophicationhazards“”一项重要指标由此可见氨氮是评价水体污染程度和自净状况的。我国现行地表水。、地下水、污水综合排放标准和渔业水质标准中均规定了氨氮的浓度限值1.2国内外关于水质氨氮测定方法现状及研究进展,目前,国内外测定水体中氨氮的方法种类繁多总体概括为如下几类(1)分光光34)度法;(2)电化学分析法;()仪器分析法;(其他分析法。具体方法通常有纳氏试剂光度法一、水杨酸次氯酸盐光度法、滴定法、离子色谱法、氨气敏电极法、流动注射法等。、气相分子吸收光谱法在我国国内实验室氨氮测定方法以纳氏试剂分光光度法和水杨酸一次氯酸盐光度8 西北人学Mi上位论义、法较为常用,国外常采用纳氏试剂分光光度法氨气敏电极法和新近发展的流动注射法5[101.2.1分光光度法一分光光度法是水质氨氮分析测定方法中普及最广、最为常用的种,其特点是具有较好的灵敏度、稳定的准确度以及好的选择性。同时,分光光度法也是我国国家标准.一,主要包括以下几类分析方法中推荐的方法之。6[]H-20091、纳氏试剂分光光度法(J535)一纳氏试剂分光光度法是很多国家的国标分析方法之,同时也是我国监测分析方法中的A分析方法。(1)适用范围:此方法在水质氨氮实验室测定中的应用范围较广,即适用的水质,主要从地表水、地下水到生活污水,种类多样性较好、工业废水等广泛的水质氨氮分析都可测定。0.025niol/L(2mL该方法的测定范围为:光度法的最低检出限值)/0.0g/(冃视比色?法的最低检出限值)2m?l^(测定上限)。(2),原理:该方法主要体现为化学显色反应在特定波长下进行比色之后,经过相应特定关系计算出该水样中氨氮的具体含量。(3)特点:该方法的优点是具有较高的灵敏度,在实验室测定中采用的仪器常规简单易于取得,同时人员易于上手操作简单等;缺点主要体现在某种特定的化学试剂毒一性较大(如碘化求、氯化束等),并且此法对水样测定环境要求较严格,水样常引入定的T扰因素,针对此类水质样品需要进行适当的前处理来消除其对测定结果的影响。(4)主要试剂:纳氏试剂、酒石酸钾钠等。(5)要仪器:分光光度计、pH计等。(6)方法步骤一一33:校准曲线绘制水样测定结果计算。(具体步骤详见本文..4内容)(7)注意事项:试剂配制时,纳氏试剂屮的碘化亲与碘化钾的存在比例对显色反应的灵敏度有较大的影响,因此在试剂配置完成后应静置过夜(超过24小时为宜),然后取溶液的上清液使用,弃去底部沉淀物质;样品前处理(絮凝沉淀法)时,滤纸需用无氨水进行多次洗漆的前期处理,因为滤纸屮会存在痕量的按盐,会对样品测定结果造成影响。7[]-2、水杨酸一次氯酸盐分光光度法(HJ5362009)9 第一V绪论水杨酸一次氯酸盐分光光度法也足我国监测分析方法中的A分析方法。(1)适用,范围:此方法的适用范鬧相对也较为广泛可以用于清洁的饮用水、生?活污水、大多数的工业废水。?:OOlmol/L/(该方法的测定范围为.(光度法的最低检出限值)ImL测定上限)g。(2)原理:该方法主要也体现为化学显色反应,即水质样品在亚硝基铁獸化钠存在的环境条件下,其中的按与水杨酸/次氯酸盐产生化学反应,从而生成蓝色的化合物,之后在特定波长下进行比色(此颜色化合物在波长697nni处有有强烈吸收),由测定的,从而计算得出水样巾氨氮的具体含量吸光度通过两者间扣应的线性关系。(3)特点:该方法的优点是实验室多次样品分析的结果相对较为稳定,同时其具有较高的灵敏度,对低浓度水样响应较好等;缺点主要为该法的实验操作过程更为复杂,8[]同时对实验所需试剂的纯度要求严格,通常适用于大量的、长期的水质测定。(4)主要试剂:显色液、次氯酸钠溶液、亚确基铁氰化钠溶液、淸洗溶液等。(5)主要仪器:分光光度计、滴瓶等。(6)方法步骤:校准曲线绘制与比色基本与纳氏试剂分光光度法相同。①校准曲线的绘制:曲线的绘制方法为比色法的常规方法,即在6支丨OmL比色资.中分别吸取定m的铵标准使用液(各自分别0、1.00、2.00、4.00、600、8.00ml),同时一8mLlOOmL用无氨水定容到,摇勾后进行显色反应分别向定容后的每支比色管中加入.2滴亚?2销基铁氰化钠溶液,并且进行充分混勻滴,显色液和。然后加入次氯酸钠溶液用无氨水定容到标线,充分混匀。放置Ih后比色,即用光程为lOmm的比色皿在波长697nm处,以无氨水作为参比测定其吸光度。再减去空白吸光度值后,得到校正吸光度,依此绘制以氨氮含量(^ig)对校正吸光度的校准曲线。:通常在水样测定前为了消除干扰因子需进行预处理②水样的测定,然后根据水样中氨氮浓度高低不同情况,在lOmL比色管中取适量的处理后水样(氨氮含量不超过8x),用无氨水定容到8itiL,最后进行显色反皮以及吸光度的测量。|g:③空白试验为了别除基底值,于实验同步以无氨水代替水样,按照样品测定相同的步骤进行测定和计算。,。④计算:以水样的吸光度减去空A的吸光度根据校准曲线计算出氨氮含量(i)^g依照以下公式计算:=氨氮(以N计,mgUm/V式中,由校准曲线查得的氨氮含量(^ig);10 西北人卞硕丄卞彳论义V—水样的体积L)。(m(7)注意亊项:可加酒石酸钾钠掩蔽纟丐、镁等阳离子的干扰;当采用蒸馈预处理水样吋,吸收液应为硫酸溶液,显色前需加氣氧化钠溶液将其中和。1.2.2电化学分析法电极法在国外较为常用,H前我国尚未列入国标方法。9[]1、氨气敏电极法(1)适用范围:该方法广泛适用于地面水、饮用水、生活和生产废水等。?该方法测定范围为:0l/(400/.03moL最低检出限值)丨rngL(测定上限)。一(2)原理:氨气敏电极是种复合式电极,其电极构成是:指示电极为pH玻璃电一,氯化银屯极。其原理是能量的动态平衡0.1/L)极参比电极为银:处于氯化铵内充液(g一塑料套管中的电极,由疏水半渗透薄膜(半透膜和pH玻璃电极之间有很薄的层液膜)将内部电解液和外部试液隔离开来。其电位的改变主要是通过调节水样的pH值使铵盐转化为氨,然后通过能量动态平衡而测得其电位的变化情况。最终水样氨氮浓度通过能,因为当离子强度,斯特方程计算、性质、温度、电极参数各个条件恒定的时候测得的电位值和水样巾氨的浓度符合能斯特方程,那么水样中氨氮的含量则可以经过测得的水样电位值来体现。:(3)特点该方法的优点是实验室人员、仪器操作较为简便,同时水样的色度、池度对测定结果没有影响,因此水样在测定前通常不用进行预处理即可直接测定;缺点是该方法对实验条件要求很严格,主要是对标准溶液与水样的温度应要求相同,同时含一样有溶解物质的总浓度也要基本。--(4)主l要试剂:氧氧化钠(5mo/L)NaEDTA(O.5mol/L)混合溶2液和电极内充液等。。注意实验中使用的所有试剂都要以无氨水配制(5)主要仪器:氨气敏电极、离子活度计或带扩展毫伏的pH计、电磁搅拌器等。(6)方法步骤:方法操作按照仪器使用说明书进行。①在进行测定前需对使用仪器进行调试,直至稳定达标。:曲线的绘制方法与比色法基本相同55mL②校准曲线的绘制,即在个2烧杯中分别吸取定量的按标准使用液(各自浓度分别0.1、1.0、10、100、lOOOmg/L),将电极浸-Na-EDTA溶液入烧杯中后向其中加入l.OmL的氧氧化钠2,然后不断撹摔来读取稳定的-电位值,以电位值在Imin内的变化幅度不超过ImV为准。在半对数坐标线绘制Elogc的校准曲线。11 第一章绪论③水样的测定lO.OOmL25mL,水:取待测水质样品于烧杯中质测定步骤与以上校一准曲线绘制方法致,然后把水样测定的电位值对应在校准曲线上直接查得该水样的氨氮含量(mg/L)。-:,34(7)注意事项在绘制校准曲线时可以根据水样屮运(氮的实际浓度情况取舍,个浓度标准点;在测定酸性比较大的水样时在加入离子强度调节液进行测定前可以先'将水样调节至中性;禁止通过投加氯化采来进行水样的保存;试#过程中水体环境温度应尽量保持稳定,搅拌器使用过程中发热弓I起的被测水体温度上升的现象会影响到电位,避免形成试样祸流给电极处带来气泡值的准确测定,同时搅拌速度应稳定恰当;水样中某些盐类我物质的含量偏高的时候,应向标准溶液屮投加等量的盐类物质,以消除误差的影响。2一、吹脱电导法:,只适用于氨氮含S较低的水样测定(1)适用范围该法适用范围较小。其最低检出限为0.1mg/L。(2)原理:水质样品中的按离子在9(rC的温度条件下转变成氨分子后,通过气体将样品中的氨氮吹脱,再通过吸收液(5mol/L的硫酸)将吹出的氨氮吸收,在特定的条件下,硫酸吸收液的电导率变fl和水质样品巾氨氮浓度二者成正比关系,通过该线性关系定暈测定氨氮浓度。(3)特点:该方法的优点是自动化程度高,即通过在线的仪器进行自动化检测,同时其具有较好的精密度和可靠的准确性;缺点是在实验室有局限性,推广较难。3、铵离子选择性电极法一(1)适用范围:该法适用范围具有定的局限性,较适合氨氮浓度较低的水质样品。一(2)原理:该方法是基于能斯特理论。该电极是种带有敏感膜并且有选择性响一应(可以对离子或分午态物质)的电极,在敏感膜内外会产生,当把它置于水样中时?定的电位,此电位和水样中钱离子(自由态)符f)能斯特方程的相关性,从而计算出水样中氨氮浓度。(3)特点:该方法的优点是具有较好的准确度和精密度,同时方法灵敏度高,测^定速度快;,限性较难推广。、操作简单等缺点是对水质样品耍求较高在实验室有;^1.2.3仪器分析法12[]1、凯氏定氮法)(凯氏定氮仪12 四北人学位论文(1)适用范围:该法的适用范围较广,但侧里点有所不同,凯氏定氮仪仪器用凯■飼枓氏方法主要检测粮食作物(包)、食品、水、土壤(包游泥、沉淀物)以及某些化学品中的氨和蛋白质氮含量、挥发性脂肪酸等含量。该方法的检出限为0.080mg/L。(2)原理:凯氏定氮仪又称蛋白质测定仪或粗蛋白测定仪,足将含氮有机物转变'为无机氮硫酸按来进行测定,。其工作原理是根据蛋白质中氮的念量恒定通过测定水质样品中蛋0质的含量来计算氣的含量:。具体反应原理如下…将水质样品(参与反应的主要是其中的含氮有机化合物)与硫酸起加热,将样品屮的氮转变为硫酸按。此时为了提高屮间产物的沸点,通常向此混合液屮加入硫酸钾,?混合物会从开始的暗淡变得无色,这样利丁、透明判断反应的终点。再将以上的试液中加入适量氛氧化钠进行蒸傲(把按盐转化成氨),同时以硼酸为吸收液,使氨与硼酸反应,在甲基橙的指示下将过的酸用碳酸钠中和。最终通过反滴定法确定总氨量(由样本的含氮量直接决定)。(3):该方法的优点楚试剂使用较少特点,性价比好,人员操作较少;缺点是测13[]定结果重现性较差。14[]1()、色谱法色谱仪/-(1)0.002rnL,测定线性范围0100L。适用范围:该方法检出限为g为.0020mg/较适于分离分析成分比较复杂的样品。2一)原理(:色谱法是种物理分离技术,其特点是具有高效能。而把它用于分析化学并配合适当的检测手段,就成为色谱分析法。注意,:有些样品分析前需要进行前处理如水质样品中含有较高浓度的有机物。此,进而降低了分离柱的使用寿命做法的目的是防止损害分离柱屮的固定相。(3)特点:该方法的优点是具有良好的分离能力和极高的灵敏度;缺点是设备运〗5[]行费用较高,分析过程较复杂。1.2.4其他分析方法一-I1、蒸馈中和滴定法(R5372009)一一蒸惯中和滴定法也是我国国标分析方法之,同时也是我国监测分析方法中的A分析方法。13 第一草结论(1)适用范围:该方法适用于无色度影响(较清洁)的水质样品,即经过预处理(蒸溜)的生活污水、工业废水水质样品的氨氮测定。?该方法的测定范围为:02mol/L08mL.(最低检出限值).¥(测定上限)。(2)原理:该法与蒸馈预处理法原理相同,在待测水样屮加入轻质氧化镁(注意H6?074此前需要将水样的p值调至..),使其水质环境呈弱碱性,再以硼酸为吸收液将-‘一通过蒸馆方法释放出的氨进行吸收,再加入指示剂(甲基红亚甲蓝),然用盐酸标准溶液滴定,根据滴定结果计算吸收液中的氨氣(以N计)。(3)特点:该方法的优点是实验条件简单方便、操作容易;缺点是实验装置繁琐笨拙、分析时间长(蒸馈过程)、由于滴定人为误差大。(4)主耍试剂:硼酸吸收液、硫酸(或盐酸)标准溶液、0.05%甲基橙指示剂等。所有试剂均用无氨水配制。(5)主要仪器:蒸馆装置及酸式滴定管等。(6)方法步骤:①水样测定:在以硼酸为吸收液将水样进行预处理(预蒸馈)的水样中加入2滴指.l/示剂,以0020moL的酸溶液(盐酸或硫酸溶液)滴定,当样品颜色由绿色变为淡紫色即到滴定反应的终点,记录下滴定液的使用S进行下步计算。②计算:Vs-Vb=-xcxMxPKNn.OllOOOy—,式中:PN所测水样巾氨氮的浓度以N计,单位mg/L;试样体积V,单位mL;V^s滴定试样所消耗的标准滴定溶液(盐酸或硫酸溶液)的体积,单位mL;Vb滴定空白所消耗的标准滴定溶液(盐酸或硫酸溶液)的体积,单位mL;—Cl/滴定所用标准溶液(盐酸或硫酸溶液)的浓度,单位moL;1/moL14.0氮的股子量,g。(7)注意事项:尿素对本实验干扰较大,会引起测定结果偏高,因为水样中含有的尿素在特定条件下也会以氨的形式溜出,同理挥发性胺类物质也会被馆出而滴定时与酸反应使结果偏高。172[】、流动注射法14 西北人学硕丄学位论文?(1):是利用具有流速的试剂流进行容量测定,05丨mm的聚四原理在内径为.氟乙條管中通过流动注射进行分析。使用装有流通池的突光光度计、离子计、原子吸收分光光度计、分光光度计等的检测器测定样品浓度。(2)特点:该方法的优点是易于实现现场和与实验室联线的S动分析,同时具有,而样品及试剂的使用量少较高的准确度、精密度、操作简快速便;缺点是目前实验室-.推广技术不够成熟。18113、炎光法(1)原理:某种物质在紫外光照射下产生突光,其强度与浓度相关,从而利用此法进行物质的定性和定量的分析。即利用邻苯二甲醛与氣氮在碱性介质屮可生成具有焚一n光性的异引哚衍生物,焚光强度与氨浓度在定范序丨内呈现良好的线性关系,通过检测其焚光强度,从而得到海水中氨的含量。(2)特点:该法的有点是分析速度快;缺点是H前实验室推广具有较强的局限性。1.3研究目的及意义伴随着经济的飞速发展,社会工业脚步不断加快,人类生活水平也在日进提高,一在人类为之带来的收益而喜悦时,随之而来的弊端也口益突显各类水环境污染问题一已经成为目前我国个亟待解决的重要问题。导致这类污染现象出现的原因是多方面的,主要是大量的工业废水和生活污水未经处理直接排放(或是处理工艺不合理导致处,造成水体环境污染状况加速理结果不达标排放)。而其中主要的污染物化学需氧量、‘”一■氣氮等备受关注,是叶二节能减排综合。気氮污染作为水体屮最常见的污染之《五””性工作方案》、《国家环境保护叶二五规划》和《节能减排叶二五规划》控制指标之一一,同时也是水环境常规监测的基本项目,是判断水体污染程度的个重要标志。“”正确测定水体中的氨氣含量(浓度)有助于评价水体污染和水体的自净状况,对于评估水体的富营养化程度、加强环境保护具有重要意义。因此重点污染废水巾氨氮的测定越来越重要。目前,国内外氨氮的测定方法种类繁多,氨氮作为水质考核常规必测项月,对于,但现有测定方法存在着很多弊端,实验室分析任务量繁重例如:可操作性差、耗时,,长、测定环境易干扰试剂加入量不合理等本文通过分析比较后,主要着力于水质氨氮的测定方法(纳氏试剂分光光度法)全体系的分析探究。根据实验结果分析对《水一纳氏试剂分光光度法》体系进行改进优化,消除实验中的干扰因素质氨氮的测定、15 第一章绪论一找到合理的试剂用量和适合的实验条件,从而求套完整的快速、稳定、准确的实验室测定方法,同时减少有毒有害、强腐烛化学试剂的使用量和排放量,减少二次污染、降低对环境的危害。1.4研究思路与预期结果一》本文通过对《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法体系标准的全而剖析,以,经过实验寻求不同水质样品在采集具有代表性的水质样品作为本次实验对象、保存,以,,、储运、分析测定过程及不同条件下的影响因素并通过对实验结果的分析寻求消除干扰的方法,包括调整标法中试剂的配制方法,、使用方法以及使用量降低实验消耗,节约能源、资源,减少实验室废水给环境带来的二次污染,提高实验室日常分析效率《一。最终达到优化水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》体系标准的目的。具-11。体设计及预期效果如下:技术路线图见图氨氣测定方法比较确定研究方法士纳氏度法 ̄^测定氣氣响隨罾f【确定实验拟解决问题‘设计试验:准备试验所需试剂^、仪器“试验、设备等方法验证结果汇总试验数据I*分类分析分析与判定确定影响因素的解决方法^‘得出改善标法的各项因素条件结论16 .-四北尺7:顿丄学位论文(1)水样选择,挑选出具有代表性和有针对性的典型样品通过筛选比较。(2)确定影响因素及消除干扰的方法通过改变水质样品在采集、保存、储运、实验过程的各种物理及化学条件,从而确定该体系的外界及Q身的影响因素,找到消除千扰的有效方法。’在保证水质样品不受影响的前挺下,尽量通过改变样品保存、储运的物理条件,来替换其化学条件,从而减少强酸碱化学试剂的使用,避免化学固定剂引入的干扰和降低给实验室工作带来的繁重工作量。(3)实验试剂通过调整现行方法中试剂的配制方法、使用方法以及使用量,根据实验结果简化优化试剂配制方法)的使用量等。、合理减少有毒有害试剂(如碘化未17 第二g水质a氮一■的测定纳氏试剂分光光度法第二章水质氨氮的测定一纳氏试剂分光光度法2.1纳氏试剂分光光度法适用范围本文中实验研究基于屮华人民共和国国家环境保护标准一水质氣氮的测定纳氏试HJ53-2009规范剂分光光度法(5)中的操作,本方法标准适用较为广泛,包括了生活污I6工业卜水中氨氮的测定【]水、废水、地表永、地。1922[].纳氏试剂分光光度法方法特点及原理纳氏试剂分光光度法具有操作方便简单、测定准确、反敏、高效等特点,是目前环境监测实验室检测时齊遍使用的方法。,原理:该方法主要体现为化学显色反应即某种特定形式存在于水质样ilr巾的氨复(主要是以铵离子、游离态的氨等形式)与纳氏试剂(碘化录、碘化钾碱性溶液)进行过量反应,,生成红色(淡红棕色、砖红等根据氨氮浓度高低而异)胶态络合物之后4?在特定波长下进行比色(该络合物颜色在波长10425nni,通常在420nm内有强烈吸,收),在此处测定的样品吸光度与样品中氨氮的含量成正比关系经过fl应特定关系进。行计算,进而计算出该水样屮氣氮的具体含量主要的分级原理如下:2.2.1纳氏试剂的配制原理纳氏试剂(Nessler)的发明者是Nessler,在1856年他研制发明了该试剂,此试剂-?一可见分光光度法原理用来测定空气中或水体中氨氮含量的试剂是种利用红外。而在氨氮反应体系屮该试剂起着至关重要的作用,它的正确配制直接影响到方法的灵敏度,同时也对某些干扰因素起着关键作用(如试剂本身引进的干扰等)。一该试剂通常的配制方法有两种,般常用是由碘化钾和碘化萊共同配制完成,具体化学反应过程是:—HCL+2KI^Hl>1(红色)+????gg2KCL.?1()^+2?...2/过量//???4过量...))(^g+尺2[^4](淡黄色尤+I^HgI……⑶拖,]此显色反应过程中显色与浓度有着紧密的联系:即反应生成的显色基团H和r[guf^+一,按照以上反应式(,H与r反应H浓度两者密切相关。在起初的反应中1)进行ggh红色沉淀产生;之后立即与过量的r按照以上反应式(2)进行,生成淡黄色显色基团18 西北大学颂丄学位论文H:最大量的显色赛闭的获取通过以下现象判断:即红色沉淀不再洛解时,则表明[gUf、、Vr:不再过量,同时K/HC,:停止gb的加入。此时若继续加入HgCb那么会按以上反丨式一(3)和(4)进步进行反应,显色基团断的分解产生红色沉淀Hgb,从而引起纳氏试剂灵敏度降低。2.2.2氨氮显色原理’^、、V.过程相对较为复杂,肖反)/纳氏试剂与水体中的氨氮反1.物质的量或浓度不同时,会分别按照以下过程进行反应。2+紐?…⑶卿3+2--戰/4]+雕3+腹-严…(6)4發广C色2-2卿+碼■-4]力-"+册+■—8佩]、/()■}(;^“广—NH?<r^NH?-OH.H0<>NH+,,,58在人多处状态下,纳氏试剂与氨氮按照以上反应式()至()进行反应,当溶液4+pH产生变化时会按照反应式(9)进行(即NH3与NH在水溶液屮可相互转化)。由此口J见该其反应过程对控制反应条件有着重要的意义。2.2.3酒石酸钾钠掩蔽原理纳氏试剂分光光度法中通常使用的化学掩蔽剂为酒石酸钟钠,主要目的是消除反应""CaMFe基体的T扰,即主要为水质样品屮的某辟金属离子,如、g、\Mrf等。主要是当水质环境中的无机离子含量偏高时,容易产生异色或浑池现象而影响到比色反应,因为它与纳氏试剂中0H或rli于反应而生成沉淀或浑池,所以在将纳氏试剂加入溶液前,需先加入适量的酒石酸钾钠来消除干扰,其掩蔽原理如下:CHOHCOOKCHOHCOO^*+AH=++O(wAHKNa11^ffiCHOHCOOmCHOHCOOCHOHCOOKCHOHCOO2++^=.++Mg+5斤(9M5///r+Aa2IgI〈々CHOHCOONaCHOHCOO■19 一一第.章水质氣摄的测定纳氏试剂分光光度法2.3纳氏试剂分光光度法操作步驟6[]2.3.1水样的预处理(1)消除余氯当水质样品中存有余氯时会影响到反、V丨:结果,此时可向样品中加入话量的硫代硫酸一钠溶液消除干扰,为了保证反应充分,可用淀粉碘化钾试纸同步检验其中余氯是否清净。】(2)絮凝沉淀当水质样品较为清洁时,其干扰可通过加入适量的硫酸锌予以消除,即在碱性水环境条件下(通过加入适量的氢氧化钠调节pH值),二者反应生成氧氧化锌沉淀,之后通过过滤来去除浑池和样色等干扰。(3)预蒸馆法当水质样品受到严重污染(或氨氮浓度较高)时,其干扰可通过蒸傭法消除,即在H值调节至?水质样品(p6.07.4后)中加入适量的氣化镁使其呈现微碱性,以硼酸溶液或硫酸溶液为吸收液进行蒸馈,以消除千扰。馆出液定容后用于分析测定。2.3.2校准曲线的绘制O.OOmL、0.50mLl.OOmL、3.00mL、5.00mL、7.00mL.lOOmL分别吸取、.的铵标准使用液(根据需要也可采用不同的吸取量或者去掉适量的单点)于7支50niL比色管,),加入酒石酸钾钠溶液(lOmL)中然后加入实验用水(即无氨水将其定容至标线.混和均匀,1.5mL)混。lOmn后于420nm(再加入纳氏试剂(句静置i波长处进行比色以光程20mm的比色皿、以水为参比溶液),测定其吸光度。最后通过测定的吸光度来减去零浓度的吸光度,从而得到校正吸光度,依此绘制以氨氮含量对校正吸光度的校准曲线。2.3.3水质样品的测定在水质样品经过预处理后(或水质样品较清洁、氨氮浓度较低),调节水样的pH值(使氨氮含量不超过0.1mg),分取适量的样品于50mL比色管中定容,测定方法步骤按照校准曲线测定步骤进行。2.3.4结果计算用测定水样的吸光度减去空白试验的吸光度,按校准曲线查得水样中氨氮含量20 西北人硕」:学位论(mg),通过以下公式计算样品中氨氮浓度。V/i=xlOOO氛氮(T,mg)y式中 ̄:m山校准曲线查得的氨氮量(mg);V ̄水样体积(mL)。2.4现行方法存在问题及产生原因纳氏试剂分光光度法是我国现行方法中的A方法,但在长期的实验室水质样品氨氮测定过程中仍存在以下问题:(1)按照标准要求水质样品的采集容器为聚乙稀瓶或者玻璃瓶,不能及时分析时,H<?在运输过程屮须向水样屮加入酸闻定(加入硫酸将水样酸化至p2),保存温度为2°H值在6?5C,而水质样品在进入实验室测定的条件是样品p.07.4范围内,所以此类酸化固定后的水样在测定前要进行pH值的调节,无形间加大了实验室测定的工作量,同吋在进行pH值调节是引入了扣对的人为误差,特别是对于较为清洁、干扰因素较少、氨氮浓度较低的水质样品。为此可探求通过改变物理条件运输、保存水质样品替代或部分替代化学酸化同定法。232[]()按照标准要求对于较为清洁的水质样品可通过絮凝沉淀法消除干扰,但此法对于某些清洁水样屮的干扰消除效果不佳,同时此法在絮凝沉淀后采用滤纸进行样品,进,使得测定结果偏高过滤时入了干扰物质。为此可探求消除实验材料引入的干扰。(3)按照标准要求对于严重污染、色度较高、浑池的水质样品可通过蒸馆法消除干扰,但此法对于某些发泡型水样石蜡等处理效果不佳,最突出的问题是通过蒸馈法预处理水样时,取样量较大、实验室操作的耗时长,不适于同时分析大批量的水质样品。为此可探求更优的蒸馈法前处理的方法和减少该法的使用。(4)按照标推要求在水质样品测定时,须向样品中加入掩蔽剂酒石酸钾钠,此目的是为了掩蔽水样中的干扰因子,但在实验室操作中存在以下两个问题:首先是不同生24A值不同[],有些会产生较高的空值,产厂家的酒石酸钾钠试剂的空引入试剂干扰;其次是对于某些水样在加入酒石酸钾钠后会立即产生浑池现象,同时无法自行消除,引入试剂干扰。21 第二章水质氨氮的测定一纳氏试制分光光度法为此可探求酒石酸钾钠试剂的要求纯度和配制方法,以及尝试在会出现浑池水样中取消加入该试剂。(5)按照现行方法要求,在进行水质样品测定过程中,须向样品中加入1.5mL纳一,氏试剂进行显色反应,而纳氏试剂6身为种剧毒化学品它的排放会对实验室废水的一一处理带来定的难度,也会对环境造成定的威胁。'‘的前提下,合理减少纳氏试剂使用量为此可探求在保证实验结果稳定、准确。22 西北人学她丄学位论义“”系统第三章基于纳氏试剂光度法的实验设计3.1实验准备3..11实验仪器和设备(1)7230G可见分光光度计(或同系列其他可见分光光度计)、具20mm比色皿(石英材质由于玻璃材质):(2)pH计和pH试纸;(3)适量的50mL具塞比色管、lOOmL具塞比色管(或量筒);(4)适量的3mL/10mL中速移液管、500mL烧杯、100mL/250inL量筒、玻璃棒等;(5)中速滤纸;(6)带氮球的定氮蒸馆装置:凯氏烧瓶(500mL为宜,也可使用500ml蒸惯烧瓶),一氮球段适当长度的滴管,使出口尖端浸入,直形冷凝管和导管(冷凝管的末端可连接吸收液液面下,保证充分吸收)。(7)可调万用屯阻炉;(8)电动吸引器;(9)过滤器、滤膜:0.45txm;(10)离心机。[25]3.1.2实验用水,其,主要如下本实验用水均为无氨水制备方法较多:(1)蒸懼法=根据实验所需量按照毎升蒸馆水中加O.lmL硫酸(p1.84g/mL),使得pH<2,使水中各种形态的氨或者胺最终都转变成不挥发的盐类为止,在全玻璃蒸谐器中进行重蒸惯,注意在蒸傲后须弃去前50mL初馈液,将其余傾出液接取于具塞磨口的玻璃瓶中,10密塞保存(每升馈出液加入氧型强酸性阳离子交换树脂,以利于保存)。g(2)离子交换法在强酸性阳离子交换树脂(氧型)柱中通入蒸馈水,收集流出液收于具塞磨口的玻]O,璃瓶内,密塞保存(每升溜出液加入g氢型强酸性阳离子交换树脂以利于保存)。(3)纯水器法使用市面上出售的纯水器直接制备即可。为了方便操作、保证使用量,本实验绝大23 “”?第:草站纳氏试剂光度法系统的实验设计多数实验用水采取此法。注意,:避免实验室内空气中有氨而导致重新再度污染该在无氨的条件下蒸馆或是进行无氨水的制备操作。3.1.3实验试剂=(1)10%硫酸锌溶液,p100g/L:本实验硫酸锌采用西安化学试剂厂的分析纯,准确称取此硫酸锋lOg溶于水中后稀释定容至lOOmL;(2)25%氯氧化钠溶液:本实验复氧化钠采用四川西陳化工有限公司的分析纯,2?准确称取此粒状氧氧化钠5g溶于水屮后稀释定容至lOOmL,le存于聚乙炼瓶屮备用;=/(3).mL:硫酸,p184g本实验硫酸采用两安化学试剂厂的分析纯;(4)l/ImoL盐酸溶液:本实验盐酸采用西安化学试剂厂的分析纯,量取此盐酸=./mL)8100mL(ll8.5mL,定容至pg于适量水中;(5)Imol/L氢氧化纳溶液:本实验氧氧化钠采用四川西晚化工有限公司的分析纯,0mL称取此粒状氧氧化钠4£溶于水中后稀释定容至10;(6)轻质氧化镁:本实验轻质氧化镁采用天津市天力化学试剂有限公司的分析纯,不含碳酸盐,在50(rC条件下将氧化续加热除去碳酸盐后备用。=?^(7)0..05%溴百里酸蓝指示液,p05gL,pH在6.07.6:本实验溴百里盼蓝采用天I,津市天新精细化工开发屮心的分析纯、无水乙醇采用四!丨西陳化工有限公司的分析纯称取此漠百里酌蓝0.05g溶于50mL水中,加入此无水乙醇lOmL后用水稀释定容至lOOmL;(8)防沫剂:如石錯碎片、玻璃珠、瓷片等;=(9)吸:/,收液①硼酸溶液,p20gL:木实验硫酸采用西安化学试剂厂的分析纯称取此硼酸20g溶于水屮,稀释至1L。②硫酸溶液:本实验硼酸采用洛阳市化学试剂厂的分析纯,配置0.01mol/L硫酸溶液;(10)纳氏试剂制备方法有以下两种:①二氯化萊一碘化钾一氧氧化钾本实验采用天津市科密欧化学试剂有限公司的碘化钾、二氯化亲分析纯,氧氧化钠采用四川西眺化工有限公司的分析纯。将称取此碘化钾5g用lOmL水溶解,同时边掠拌边分次定量(每次少量)地加入约2.5g此二氧化未,直到此溶液到达饱和状态即溶液变为深黄色或出现淡红色沉淀溶解24 西北大学袖位论文缓慢时,在充分掠拌溶解、混合均与后滴加泡和的二氯化萊洛液,在不断搅拌下出现不再溶解的微量朱红色沉淀时,停止滴加。0:另外称取此粒状氧氧化钾15gfl5rTiL水溶解,当热溶液完全冷却至室温后,在f二一舰化钾的溶液缓缓倒入冷却的氧氧化钾溶液屮断搅拌下将配制好的上述氯化未,用水定容至400mL后将其充分混匀。注意,在配制好此纳氏试剂后需将其静置于暗处24h,’然后倾倒出上清液,,可稳定1,置丁聚乙稀瓶内于暗处密塞!C存备用个月。②碘化萊一碘化钾一氣氧化钠本实验采川天津市科密欧化学试剂有限公司的碘化钾、碘化未分析纯,氧氧化钠采用四川西_化工有限公司的分析纯。,即称取此粒状氧氧化钠650mL,此方法较上述方法简单1g于水中充分溶解待完全冷却至室温后备用。另外称取此碘化钾、碘化衆分别7g和丨Og于适量水中,在不断搅袢下将充分溶解一后将此碘化未碘化钟溶液缓缓倒入完全冷却的氧氧化钠溶液中,用水稀定容至lOOmL后将其充分混勾。注意,在配制好此纳氏试剂后需将其静置于暗处24h,然后倾倒出上:1,置于聚乙稀瓶内,于暗处密塞C存备用,有效期年清液;=(11)酒石酸钾钠,p500/L:本实验酒石酸钾钠采用国药集团化学试剂有限溶液g00mL公司的分析纯,称取此洒石酸钾钠50g于1水中完全溶解,之后进行加热,直至溶液沸腾,此法可去除溶液中的氨,在此溶液充分冷却后稀释定容至100mL。(12)按标准备溶液:本实验氯化铵采用国药集团化学试剂有限公司的优级纯,?准确称取该氯化铵3.819g(在1001051:充分干燥2h)溶于适量的水中,然后将其转°OOOmL?入l容量瓶中稀释定容至标线。此溶液氨氮含量为丨.OOmg/mL,可在25C保1存个月;(13)按标准使用溶液:移取以上钱标准r:备液S.OOmL于500mL容量瓶中,然后用水准确稀释定容至标线。此溶液氨氮量为0.0丨Omg/mL,注意此溶液在临用前配制;=(14)硫代硫酸钠溶液,p3.5WL:本实验硫代硫酸钠采用四川西陳化工有限公司的分析纯,称取此硫代硫酸钠3.5,然后稀释定容至OOOmL;g溶于水中l一(15)淀粉确化钾试纸:本实验采用天津市科密欧化学试剂有限公司的碘化钾、碳酸钠分析纯1.5g可溶性淀粉并用少量的水调制成糊状,再加入200niL。在烧杯中称取沸水,用玻璃棒揽伴使其混勻,冷却后备用。加入此碘化钟、碳酸钠各0.50g,用水定容至25(kL。然后将滤纸条在其其巾充分浸润后,取出晚干,并密封保存于棕色瓶中。25 第m-“纳氏试剂光度法”系统的实验设计注意:除非兄行说明,在本次实验室分析全过程中所用试剂均为符合国家标准的分析纯化学试剂,实验试剂配制过程中的用水除非特殊说明均为无氨水。3..14实验条件实验室内要保持清洁,不应有扬尘,为了避免实验室内空气屮含有氣或是其他含氣一物质交叉而导致重新再度污染,实验应在无氨的条件下进行,并且同实验室内不应与有干扰的实验交叉进行,例如不能与销酸盐氮等同时进行检测;实验中使用的所有试剂、玻璃器皿等实验用nTi要单独存放,专项专用,避免交叉污染。实验过程应尽量保持室内26[1恒温。[25]3.2实验的质量管理与质量保证为了保证本次实验的精密度和准确度,采取了从样品到结果的全程序质控措施。主要包括以下几个方面:3..21实验水样采集点位布设水质样品的采集工作是本次实验的基础保障,点位的布设显得尤为重要只有采集有代表性的完整水样,才能保证实验结果的准确性。(1)地表水在地表水水样采集时为了保证本次实验的结果的全面性和准确性,在采集及水质样一品时点位布设定要具有代表性和完整性。在优化点位时应遵循尺度范围的原则、信息量的原则和经济性、代表性、可控性、不断优化的原则。(2)污水污染源的采样涉及采样时间、地点和频次三方面内容。为了采集到有代表性的污水,要先了解污染源的排放规律和污水中污染物的时、空变化和污水流量的变化情况。本次实验的污染物氨氮属于第二类污染物,采样的位置应设在单位的外排口。3.2.2水样的采集和保存运输(1)地表水在河流可以直接汲水的场合,用水桶等适当容器直接吊取,采样时不能将水面上的漂浮物或是底部沉积物采集进水样;对于地下水(井水)可以在涌口处直接采集或是抽汲、吊取。(2)污水26 西北大学频丄学位论t样品的位置应该在采集断面的中心处,当水深大于1m时,应在表层下1/4深度处"■采集,当水深小于或者等于Im时,在水深1/2处采集。注意在采集样品时,必须用水样将采集容器冲洗三次后再进行采样。而影响水样保存的因素也有很多,有生物因素、化学因素、物理因素等。样品保存的的方法可采用冷藏或是冷冻、加入化学保存剂、抑制剂等。关于本实验中氨氮水质样'品的敌范采集是样品的源头保证,水样采集在聚乙稀瓶或玻璃瓶内,并要尽快分析。如°H<22?5CrK需保存,应加硫酸将水样酸化至p,并于存放,注意酸化固定后的水质样品应防止吸收空气中的氨而导致再次污染。3.2.3全程序空白实验,空白实验是用无氨水代替样品其他所有试剂和操作步骤均与样品测定完全相同,并且与样品测定同时进行,还。本实验中的全程序空白实验除了扣除本底值以外为了观察其他干扰带来的空白偏高和考察某些试剂的纯度,可从实。当实验中发现空白偏高时验用水、容器是否沾污、实验是否感染、试剂是否合格等角度检查。3.2.4平行双样为了保证本次实验的精密度,对全部样进行平行双样的测定。合格率应大于95%,0?20%一批次进行两組测定否则在增加测定1的平行双样,每个水质实验样品同,如有,直至合格离群数据出现,需进行副除,如此累计,结果分析取其平均值。3.2.5质控样(标准样品)为了保证本次试验的实验室内监测分析的精密度,采用了国家标准物质部门的环境标准样品作为质控样。3.2.6加标回收率?为了保证本实验的分析方法,随机抽取020%1的样品进行加标回收率测定,目标?%时?95105%,应120%值设定在,当合格率小于95增加测定0的样品的加标回收率,如此累计,直至合格。3.2.7校准曲线的绘制分取适量的钱标准使用液于比色管中,根据需要实验室具体情况可以调整吸取量和副除个别浓皮点(分取方法见实验),加水定容至标线,然后加入洒石酸钾钠溶液27 “”第丨进于纳氏试剂光度法系统的实验设计lOmL15mL,i.,充分混和均勻,再加入纳氏试剂.将其混勻显色。静置lOmn后进行比色测定其吸光度,比色条件为波长420nni、比色皿光程20mm、以水为参比溶液。由测得的吸光度减去零浓度的吸光度以后,从而得到校正吸光度,依此绘制以氨氮含量对校正吸光度的校准曲线。3.3实验的设计3.3.1实验样品确定(1)空白水样:实验用无氨水;确定原因:用于排除本底干扰实验和参比。(2)低浓度、清洁水样:选取无色、透明的地下水;2++确定原因:地下水有相对较高的Ca,Na等金属离子,用于验证酒石酸钾钠实验。(3)较低浓度、较淸洁水样:选取轻微有色或浑池的河流;确定原因:,用于验证实验的通性河流是代表性的地表水。(4)较高浓度、有色或浑池水样:选取城镇污水处理厂处理后排水;确定原因:城镇污水处理厂处理后排水为综合废水,成分复杂,用于验证纳氏试剂相关实验和实验条件实验。(5)高浓:畜牧养殖行业污水度、有色或浑池水样。:畜牧养殖行业污水氨氮浓度高确定原因,预处理蒸溜时易起泡沫,用于验证水样预处理相关实验。(6)质控样。确定原因:保证实验的准确性。实验样品对应代码编号如下:一0#一一一空白水样1#2#3#;地下水样;;城镇污水厂排水畜牧养殖行河流水样;业废水一#;质控样。3.3.2样品保存实验1)(pH及时间一一实验水样:空白水样0#殖行业废水4#;。;畜牧养无机质控样现行方法:见本文4.2.228 西北人学硬上学位论义-?本文方法:观察个实验周期内5d),空白及水样随时间的浓度变化,(本文设定为以及在不同pH条件下的浓度变化。。实验0的:验证样品保存的时问和条件(2)温度、151定剂、氧气、光线一0#、一I4#:空白水;帝k;无机质控样实验水样样牧养殖行废水。‘°一2?一一现行方法:低温5C保存,实验中以嵌温加固定剂(酸化)不隔绝空气不避光为例。一一本文方法:本文考察吋段设定为14d,空白及水样在低温无固定剂(不酸化)一避光一一一一隔绝空气,零下温度无固定剂(不酸化)隔绝空气避光与低温加固定剂一一(酸化)不隔绝空气不避光三种条件下,样品浓度随时间的变化。实验目的:验证以物理作用(即零下温度、隔绝空气、避光保存)替代化学方法(酸化固定)的可行性,以及延长样[Tp保存时间的条件。°?-:018C(零下温度车载冰箱;(试剂冰筘)的保证冰冻即可):隔绝空气水封采样;避光保存:采取掠色瓶分装样品并于封闭空间(如样品柜、冰箱内等)储存。3.3.3样品预处理实验(1)絮凝沉淀法一一2#实验水样:空白水样0#;河流水样;质控样。现行方法:分别量取lOOmL空白水样和lOOmL水质样品,将其分别置于量筒中,%%?然后同时分别向以上两个量筒巾加入10硫酸锌溶液ImL和25氢氧化钠溶液0.10.2mL,使水样pH值至10.5左右,将溶液充分震荡混勾。然后静置使其充分沉淀,同时将屮速滤纸用无氣水充分洗漆用于过滤,洗漆时注意弃去前20mL初滤液。:lOOmL空白水样和lOOmL,本文方法分别量取水质样品将其分别置于量筒中,?然后同时分别向以上两个量筒中加入10%硫酸锌溶液ImL和25%氧氧化钠溶液0.102mLH105,,.,使水样.左右将溶液充分震荡混匀用p值至。然后静置使其充分沉淀0.45um滤膜抽滤,注意弃去前20mL初滤液。或在沉淀分离时直接介入离心机。实验冃的:验证现行方法中速滤纸代入实验的影响,即导致空白吸光度偏高,或出现空G吸光度超过样品吸光度的反常现象;同时,验证实验设计采用抽滤器或离心机的可行性。29 “”第-二草m纳氏试剂光度法系统的实验设计(2)蒸馆法一0#殖行业废水一4#实验水样::空白水样;畜牧养质控样。现行方法:250mL,.25:①蒸溜装置的预处理在凯氏烧瓶中装入空白水样加0g轻质氧化镁和数粒玻璃珠、瓷片、石錯),加热蒸馆至溜出液不含氮为止,(或者沸石弃去瓶内残液。此法的目的是清除实验装置可能引入的千扰。②同时分别量取空白水样和水质样品各250mL,转移至ia氏烧瓶中(如果水质样品的氨氮量较高,可取适畺250mL25m,样品加水至,使氨氮含量不超过.g)此处注意需用気氧化钠溶液或盐酸溶液将水质样品的pH值调节至7左右,向凯氏烧瓶中加入数滴溴百里酌兰指示液,加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠(或者沸石、瓷片),同时立刻连接冷凝管与氮球,并将导管的下端浸入吸收液的液面下,保证馆出的氨充分吸收200mL,。蒸馆时蒸馈液达时停止蒸惯,用水定容至250rnL。③用50mL硼酸,采用纳氏比色法进行测定溶液吸收。50mL,,本文方法:分取样品试剂的加入与标准法相同用人消泡剂(娃油)代替轻质氧化镁和玻璃珠,.、沸石、瓷片、石蜡等,迅速连接冷凝管和氣球并导管下端充分侵入吸收液的液面下。加热蒸溜时当流出液达40rnl时,停止蒸傾,定容至50rnl。以10ml,采用纳氏试剂比色法时硼酸溶液为吸收液。实验的:验证标法巾取样量的偏大造成浪费的问题以及轻质氧化镁和玻璃珠(或沸石,验证实验设计降低取样量蒸、瓷片、石腊)针对高浓度废水消泡效果不佳;丨时懷的可行性以及娃油针对高浓度废水消泡效果的显著。(3)水样稀释倍数的确定实验水样一0#一4#。:空白水样;畜牧养殖行业废水;质控样-,1050,本文方法:与蒸馆法实验同步进行将实验水样按照稀释比倍稀释不进行水样预处理,直接进行测定。方法同蒸懼法设计实验相同。,实验目的:通过实验去除预处理步骤验证简化实验步骤的可行性。3.3.4关键试剂实验(1)酒石酸钾钠一一一:空白水样0#1#2#实验水样;地下水样;河流水样;质控样。413,现行方法:见本文..采取直接加热煮沸配制。本文方法:①加入5mL纳氏试剂于定容后250mL的酒石酸钾钠溶液中,并且不断揽拌直至均匀,将配置好的溶液放置24h沉淀后,取上层清液使用。②针对加入酒石酸30 西北大学学位论文,而不加入酒石酸钾钠钾钠变浑池的水样采用直接加入纳氏试剂。实验目的:验证标准法中由于酒石酸钾钠试剂氨较高,造成空白值增高,试剂空一白值吸光度值(A值)大于0.03设计方法能有效较低空白。进;同时验证实验步验证?对于加入酒石酸钾钠变浑油的水样,去掉此试剂的可行性。(2)纳氏试剂-一一:0#3#实验水样空白水样;城镇污水厂排水;质控样。一一1标准法..3,即C^K.:见本文4个是用KI、HgkOH配制;另个是用KI、HgbNaOH配制。实验设计,aOH配制的纳氏试剂减量:采用两种标法比对的同时进行KI、Hgb、N,以Ol实验.g递减。,实验目的:选择更优配制方法同时验证在标法基础上纳氏试剂用量递减的可行性。3.3.5样品测定条件实验⑴Hp一:定浓度的标准液实验水样。。标准法:接近中性?:08丨30H实验设计将样品在..的p条件下进行显色反应,测定各吸光度。实验目的:验证样品最佳的pH反应体系。(2)温度实验水样:不同浓度的标准液。标准法:无。实验设计:分别在5、10、15、20、25、3(rC的条件下,分别对空白和不同浓度的标准液进行lOmin快速比色实验。:验证样品的最佳显色温度实验目的。(3)反应时间实验水样:不同浓度的标准液。标准法:在加入纳氏试剂后,放置lOmin比色。°C实验设计:在标准环境温度为25的条件下,分别对空白、不同浓度的标准液按不同时间显色,测定其吸光值。实验0的:验证样品的最佳显色时冋。31 系统优化及实验结果分析第四章系统优化及实验结果分析4.1样品保存方法优化及实验结果分析一4..11结果分析基础校准曲线的绘制本实验中为了结果全程同步,并且保证实验结果的准确、稳定,在每批次实验情况一一下同时绘制条校准曲线和加入支标准样品。铵标准使用液为国家标准部编号为102212的试液,浓度为500mg/L,质控样为国家标准部编号为200533的试液,浓度为2.77±0.14mg/L。4.1.2样品保存优化实验及分析(1)pH及时间实验结果详见下表。4-表1时间参数7次实验结果-Tab.41Timeparameter7timesresults测定结果(mg/L)1234567一00#(..0.0...空白水样Id)003203132003000310.0320030一0空白水样0#(2d)0.032.0330.0330.0340.0320.0340.032一0#(3d)0.空白水样.0300.03200330.0300.0330.0310.033"一0!0#(4d)0.030.0300.0290.0280.03.空10.03000301水样一00#(5d)0.033.0350.0360.0330.0340.空白水样.0320035一4#(Id)264.8265.5265.9261.7263.4266.7268.畜牧养殖1一4#2d273畜牧养殖().2266.0268.3273.0274.2269.1273.5畜牧养殖(3d)277.9281.7273.5272.9279.4283.5268.7一4#(4d)298.畜牧养菹.2294.3291,52879283.1291.4301.2一4#(5d3畜牧养殖)12.0324.33215305.1301.0310.43070..d)..1...无机质控样(I1475142850014541.4571.52315202d).4881.4771.4871.4781.484.无机质控样(111.191499(3d).4931.47814831.460.492.40.无机质控样1.11014924d).41.4691.4621.460.482..无机质控样(161114591470无机质控样5d)1.4591.4551.4521.4781.4041.4331.479(质控样(Id)2.772.812.732.712.822.652.80质控样(2d)2.832.742.802.712.882.642.77质控样(3d)2.642.692.732.652.712.812.78质J空样(4d)2.582.692.702.562.812.752.745d2.902.712.762.672.632.602.70质控样()32 lpj北人卞丨j/f位论义4_2H参数表p7次实验结果Tab-,42PHarameter7timesresultsp测定结果-)(类型1234567一’个一=白水样0#(p^H2)0.0210.0220.0210.0230.0220.0210.021''一=V内水“样0#(^pH4)0.0270.0270.0250.0260.0260.0270.028一0#H=7空白水样(p^)0.0310.0320.0300.0290.0290.0320.031一=空白水样0#(p^H10).03400.0330.0310.0330.0320.0340.033一=水样0#(H15)'pII』IT^0.0350.0360.0370.0350.0360.0360.034=一4#(H2266畜牧养殖p).3261.7271.5258.3264.2257.1250.1一4#(H=4)247畜牧养殖p.6251.7258.39251.8.261.8263.9268.5=一H7)265畜牧养殖(p.6262.7271.2263.1259.1265.3269.2=畜牧养殖(pH10)280.3277.5273.6265.7251.4281.9272.2=一H畜牧养殖15311.6314.9307.5299.8300.5298.8302.8(p)=H2).,....无机质控样(p1.482148513991491145215221490=H4.....无机质控样(p)1.48214991477150214791.3871512H=无机质控样(p7)1.5011.5031.4801.4621.4701.4911.450H=无机质控样(p10)1.4761.501丨.5921.4851.4331.5121.504=1.61.1001.674...无机质控样(pH丨5)78647.5158216451613=H2)2.662.702.842.8..质控样12642782.89(pH=4质控样(p)2.812.792.762.812.632.672.78H=质控样(p7)2.832.792.642.702.852.772.81=质控样(pH10)2.582.702.762.832.592.772.60=H.....质控样(p15)2662732692852672.702.8133 第系统优化及实验结果分析表4-3时间参数精密度实验结果Tab-3,4Timeparameterrecisionresultsp^平均值标准偏差相对标准偏差RSD%"“^^白水样一#0.0310.0012.889一0#(2d)0空白水样.0330.00丨2.738i一0#(3d)0.0320.0014.352空r水样一(4d)空白水样0#0.0300.0013.201一0#(5d)0空.0340:0014.159A水样一4#(Id)265.22.108杏牧养殖.一(2d)27.畜牧养殖1.0321.2一#(3d)2764.85.39畜牧养殖1.—4#(4d)292畜牧养稱.56.12.1一4#(5d311畜牧养殖).68.52.7无机质控样(Id)1.4800.0362.434无机质控样(2d)1.4760.0261.765无机质控样(3d)1.4710.0332.275无机质控样(4d)1.4660.0080.562无机质控样(5d)1.4510.0261.807质控样(Id)2.760.062.26质控样(2d)2.770.082.87质控样3d)2.720.062.33(质控样(4d)2.690.093.38质控样(5d)2.1\00j_^表4-4H参数精密度实验结果pTab4-4PHarameerrectisionresults,pp^平均值标准偏差相对标准偏差SRSD%i一0#=空n水样(pH2)0^‘“=.0270.0013.:^#(H4)0673:^^!水样p一=空白水样0#(H7)0.0310.0014.162p一=0#H.0.空白水样(p10)03300013.254一=00#(H..空白水样p15)0.3600012743=一261畜牧养殖H2.36.92.7(p)=一H4257.77奋牧养殖(p).62.9=一4#H7265.24,裔牧养殖()11.5p=一4#(..畜牧养殖pH10)27181053.9_#=305.畜牧养殖^(pH15).1632.1=无机质控样(H2)1.4740.0392.647p=无机质控样(H4)1.4770.0422.828p=无机质控样H7)1.4800.0201.356(p=H1.5000.0483.209无机质控样(p10)=16200.0633.866无机质控样(pH15).=2质控样(pH2).760.103.44=H4)2.750.072质控样(p.60=(H7)2.770.082质控样p.71=2.690.103.75质控样H10)(p=质控样(pHI5)0072.67^_34 ':L坦北人她丄7位论文^表4-5时间参数准确度实验结果Tab4-5Timearameteraccuracresuls.pyt.准平与值不定度类型謂编號号:二;;),g;igg含=2.772.76■0..4是质控样GSBZ5005-88?2.772.770.000.14^d200533(2)SM质控样GSBZ5005-88^d200533(3)MSSBZ5005-88质控样G?2-.772.690.080.14M(40200533)観SBZ-88质控样G5005?“是(5d)氣氮2005334-6表pH参数准确度实验结果ab-6ParameerT.4Hptaccuracyresults值与值不定度类型gbw编號号(:,),gti!g含2-ISSr.772.760.01O.M是质2-2.77.750.020.14是?=!^;=200fH4533(p)kfe质控样GSBZ5005-88-/=--"....—A2772/7000014是,T\ivr\jt,=533(pH7)200SBZ5005-88质控样G?^=200533(pH10)氣氮质控狀-02.772.73.04014是.?-1!、(pH15)執風20053335 第四I;!系统优化及实验结果分析-__…-—-301,0±■—-“*I■—脳20—-—1.015——^1.0r;iu10-1.0:..g-—51.0。-'1—1-0^号I,I厂——七“全自水0.0310.0330.0320.0300.034畜牧养殖4#265.2271.0276.8292.5311.6无机责控样1.4801.4761.4711.4661.451「一一高控样2.762.77.722.69212.7-图41时间参数实验结果-TF4imeamerlig.1prateresuts301i—"……-.0I?m■251-—..■■I02:--%01.0丨N?*?151■—---^.0:ii101---...0^51---.0::^一-‘%夸IfII丨——“自永样0#0.0220.0270.0310.0330.036“‘"‘"ii4#261.3257.7265.2271.85.1n牧养境30如“—1免机赁控样.4741.4771.4801.5001.620—2.762.752.772.692.73图4-2H参数实验结果p-Fig.42pHarametersresultsp4--16显示精密度及准确度评价:由表至表4,本组实验巾每个样品平行样测定无离群数据,结果取其平均值,同吋,本方法各类样品七次测定结果的精密度(相对标准,、,偏差)均符合规范要求;质控样测定结果误差均在允许的误差范围内结果准确稳定_说明同批次实验结果同样推确。---4-根据实验结果表1至表46及图41、图42显示:①高浓度有机废水中氣氮的浓度受时W影响较大,随着时间的延长有机物将逐渐分解,由有机氮转化为氣氮,使水质样品氨氮的测定值与时间的推移成同向升高,因此为保证实验结果的准确性,此类样36 西北人学她品须尽快分析;而无机水样中氨氮转化为亚硝酸盐氮、破酸盐氮的速度随时间推移变化较慢,,则水质样品复氣的测定值随着时间的推移下降缓慢因此此类样品在数天测定,对实验结架的影响+大。②高浓度的有机废水和无机水样在酸性条件下的氨氮浓度变化不大,而在碱性条件下测定结果会随pH值的增大而升高。(2)温度、氧气、光线实验结果详见下表■一0#一4#实验水样:空白水样W牧养殖行业废水;无;;机质控样质控样。°?一一一:25C,不避光现行方法低温低温加固定剂(酸化)不隔绝氧气。一一一一本文方法:①低溢无固定剂(不酸化)隔绝氧气避光②零下温度无固定剂一一避光(不酸化)隔绝氧气。4-7温度7表、氧气、光线参数次实验结果Tab-.47Temeratureoxenliharameerest7imesresulp,yg,gtptttts测定结果(mg/L)类型12345670#(Id)0.0300.0310.0320.0320.0290.0310.0300#(2d)0.0320.0.330.0340.03200330.0310.033.0#(3d)0.0300.0310.0320.0320.0310.0320.0330#(4d)0.0280.0290.0310.0300.0300.0310.0280#(5d)0.0340.0350.0320.0330,0350.0340.0330#(6d0.0330.0320.0320.0310.0340.0340033).0#(7l)0.0320.0340.0300.0320.0310.0340032c.0#(8d)偏尚偏萬偏尚偏尚偏尚偏离偏罔0#(9d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(]0d)偏萬偏尚偏偏尚偏禹偏离偏尚0#(lid)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离__‘0#(]2d)偏尚偏尚偏尚偏與偏尚偏尚偏尚0#(13d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(14d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(Id)258.8264.7258.7269.4271.9265.22678.4#(2d)283.7275.8274.027.32.4.124.817126654#(3d)281.3279.6259.9276.7278.2281.6280.54#(4d302.8301.2298.5287.6299.7280.3277.6)4#(5d)310.0315.2311.9305.6321.0311.7305.64#(6d)380.2376.1388.5387.0380.2371.5368.8.0447.245..4#(7d)450144410444.1456.2430.24#(8d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离37 系统优化及实验结果分析4-7温度续表、氧气、光线参数7次实验结果Tab-T,47emeratureoxenlihtarametertest7imesresulp,yg,gpttsII测定结果(mg/L)类型2134567 ̄4#(9d)^^^4#(lOd)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(lid)偏离.偏离偏离偏离偏离偏离.偏离丁)j义长‘4#(12d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#13d)(偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(14d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(Id)0.0320.0310.0320.0310.0330.0320.0320#(2d)0.0310.0300.0330.0310.0300.0310030.0#(3d)0.0310.03200310.0330...03100320.0330#(4d)0.0250.02400250.0230.0240.025..00260#(5d)0.0170.0170.0160.0170.0170.0160.0170#(6d)0.0020.002.0020.00200.0020.0020.0020#(7d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(8d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(9d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(lOd)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(lid)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(12d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(I3d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离^0#(14d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离^4#(Id)264.8270.3254.4256.9277.3261.1271.14#(2d)268.5269274.3278.1267.3.6271.9267.64#(3d)273.9282.1277.4264.6261.3263.5261.54#(4d)301.5298.5271.5289.9292.5290.1288.54#(5d)3893..1825368.2387.1375.0382.1376.54#(6d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(7d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(8d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(9d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(lOd)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(lid)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(12d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(13d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离38 西北人‘⑷丄学论义彳丨4-续表7温度、氧气、光线参数7次实验结果Tab-.47Temeratureoxenlihtarameterest7imesresulsp,ttt,yggp测定结果(mg/L)1234567'4#(d)本+文万法14fti罔偏尚偏罔偏尚偏罔偏尚偏罔?0#(Id)0.0300.0320.0300.0310.0310.0320.030QH(2d)0.0310.0310.0300.0320.031.0.0310.0310#(3d)0.0330.0320.0310.0320.0330.0310.0320#(4d)0.030.0290.0310.0300.0290.0300.0300#(5d0.0310.0310.0300.0310.032.310.03)0010#(6d)0.0320.0330.0320.0330,0320.0330.0340#(7d)0.0250.0260.0240.0250.0250.0250.0250#(8d)0.030.0290.03...1003000290.03000300#(9d)0.0330.0310.0320.0320.0330.03丨0.0320#(lOd)0.0220.0210.0230.0210.020.0210.0210#(lid)偏尚偏罔偏罔偏罔偏罔偏罔偏尚0#2d(1)偏尚偏尚偏f鸟偏尚偏罔偏尚偏尚0#(13d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离0#(I4d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离本文方法4#(Id)266.2276.1266.9276.1256.9260.7254.8②4#(2d)270.8269,2269.3271.3267.8272.5263.24#(3d262.5279.2271.3267.327.82.263.)169424#(4d)27..1627032814276.9260.1254.6273.04#5d)269.0271.8282.3277.9257.6264.268.(104#(6d)270.0276-0281.6272.3256.0276.3261.44#(7d266.3278.9269.7282.327.2)11271.165.04#(8d)281.5283.7276.9278.6278.0275.1278.04#(9d)288.4279.0282.3279.5278.3281.0286.14#(lOd)311.2309.4320.0313.2298.9299.8305.64#(idl)偏罔偏罔偏罔偏尚偏罔偏尚偏罔4#(12d)偏尚偏尚偏闻偏闻偏尚偏离偏离4#(13d)偏离偏离偏离偏离偏离偏离偏离4#(14d)偏罔偏罔偏尚偏妈偏尚偏尚偏罔质控样(Id)2.802.782.712.692.752.792.81质控样(2d)2.692.732.752.692.712.792.80质控样(3d)2.812.772.742.712.802,822.77质控样(4d)2.612.582.792.812.732.572.6839 第四系统优化及实验结果分析续表4-7温度7、氧气、光线参数次实验结果Tab-.47Temeratureoxenliharameeres7imesresp,yg,gtpttttults测定结果(m/L)g类型1234567d)2.732.质控样(5.692782.772.692.732.71质控样(6d)2.762.772,682.822.752.772.85d.7.质控样Cl)212.692612.692.682.762.70质控样(8d)2.682.782.692.752.812.782.88质控样(9d)2.692.682.732.762.732.712.79(...质控样lOd)2792682712.732.692.732.76d2.8..762质控样(li)12752.712.762.702.70质控样(12d)2.682.762.772.632.612.722.88质控样13d2.802.762.792.86.()2792.662.87质控样(14d)3.002.672.772.802.762.832.794-8温度表、氧气、光线参数精密度实验结果Tab-.48Temeratureoxenliharameip,yg,gtpterrecsionresultsp ̄平均值标准偏差相对标准偏差类型SRSD%i0#(Id)0.0310.0013.6230#(2d)0.0330.00丨3.2270#(3d)0.0320.0013.0910#(4d)0.0300.0014.3030#(5d)0.0340.0013.3000#(6d)0.0330.0013.4010#(7d)0.0320.0014.5540#(8d)///0#9d/现行方法()//0#(lOd)///0#(lid//)/0#(12d)///0#(13d)I//0#(14d)///4#(d)265.25.0I1.94#(2d)271.08.93.34#(3d)276.87.72.840 四北人,顿丄学位论文续表4-8温度、氧气、光线参数精密度实验结果Tab-emee.48Tpratureoxygnlihtarameterrecisionresults,,gppI ̄平均值标准偏差相对标准偏差类型SRSD%i4#(4d292.510.53.6)4#(5d)311.65.41.7'4#(6d)378.97.41.94#(7d)445.78.41.94#(8d)///现行方法4#(9d)///4#(lOd)///4#(lid)///4#(丨2ci/II)4#(13d//1)4#(4d///】)0#(Id)0.0320.0012.1660#(2d)0.0310.0013.4640#(3d)0.0320.00]2.8240#4d)0.(.02500013.9720#(5d0.).01700002.9190#(6d)0.0020.0000.0000#(7d)///0#(8d)//!0#(9d)///本0#(lOcO!//文方法?0#(lid)///0#(12d)//J0#(13d)///‘0#(14d)I//4#(Id)265.18.33.14#(2d)271.04.01.54#(3d)269.28.53.14#(4d)290.49.63.34#(5d)380.17.31.94#(6d)///41 系统优化及实验结果分析-续表48温度、氧气、光线参数精密度实验结果Tab-.48Temeratureoxenlihtarameerrecisionresulsp,yg,gptpt平均值标准偏差相对标准偏差类型SRSD%i4#(7d)///4#(8dI)//‘4#(9d)///4#(10d)///本文方法?4#lid///()4#(12d)///4#(i3d)///4#(14d)///0#(Id)0.030.0012.19160#(2d)0.0310.0011.8620#(3d)0.0320.0012.5520#(4d)0.0300.00.123110#C5d.)0.03100011.8620#(6d)0.0330.0012.3110#(7d)0.0250.0012.3090#(8d)0.0300.0012.3110#(9d)0.0320.0012.5520#(...lOd)0021000144690#(lid)///本〗去,②0#(12d)///0#(13d)///0#(14d)///4#(Id)265.48.53.24#(2d)269.23.11.14#3d)269.25.72.1(4#(4d)269.79.33.54#(5d)270.18.33.14#(6d)270.59.03.34#(7d)272.16.42.34#(8d)278..8291.04#(9d282.13.81.4)42 四北人?(>纟丄,位论;r丨续表4-8温度、氧气、光线参数精密度实验结果Tab-eox.48Temperaturenlihtarameterrecisionresults,yg,gpp平均值标准偏差相对标准偏差类型I;SiRSD%4#(lOd)308.37.52.4■■4#(lid)///木产4#(]2d)///②4#(13d)///4#(14d)///质控样(Id)2.760.051.68质控样(2d)2.740.041.64质控样(3d)2.770.041.424)2.680.103.68质控样(cl质控样(5d)2.730.041.31‘6d)2.770.05.质控样(195质控样(7d)2.690.041.65质控样(8d)2.770.072.509d)2.730.04质控样(1.42质控样(md)2.730.041.42d...质控样li)274004148(12d)272009340质控样(...质控样(13d)2.790.072.50(d80质控样14)2.0.103.5843 第四g'系统优化及实验结果分析表4-9温度、氧气、光线参数准确度实验结杲Tab4-9Temeraureoxentliharame.pygtptersaccuracresults,,gy"“""” ̄ ̄^rRw迫县/种县标准值平均值与标准值不确定度是否在允(mg/L)A之差SD差范围内1"” ̄ ̄“质控样GSBZ5005-88^200533(Id)試氮质控样GSBZ5005-88”口-142_77.74n0mn2.030.14200533(2d氛氮).?质控样GSBZ5005-88..0027727700.14#疋(3d氣氮200533)纖5-2772.680芒.090.14是,‘(4d氣級200533)GSBZ5005-88质控样口^3_.772.70.G4014.(5d観2GG533)腫样G2.772.77严0014!:.是200533(6d)氣氮质控样GSBZ5005-88-^2772.69.観.0080.14足7d200533()SBZ-质控样G500588n2.772.770n0.u14Ig8d観200533()SBZ5005-88质控样G?-2.77273...004014是200533(9d)観SBZ-质控样G500588.-2.772.730.040.14観/a.200533(lOd)质控样GSBZ5005-88m2-.772.740.030.氣氣14M200533(lid).0=-2.72.030.H是f!Sf112.772.79002014=11=..是GSBZ5005-88质控样口2..772.80003014-.化d)氧M200533(14500■-.000111!士I咖側一;I廿.300.000^200-.000iif7I--100.000I丨1jI""".0:务…“,.000,!j1ri,j、t!考T丨T:35?;4i&!89101112314iiiIJJ^JjJ;0现行方法0#.030.030.030.030,030.030.031000丨丨丨丨丨丨丨|jn■"现行方法4#265.271.;276.292.丨311.378.445.1000i丨丨丨1j丨"“"^丨丨01法①0#丨0.03.030.030.020.010.00丨1000II女:^丨丨j—#:未支方法①4:265,271.269..Ji;29O;380lOOoj|j未女方法②0#0.030.030.030.030.030.030.020.030.030.021000:丨丨|4#未女方法②265.丨269.269.269.270.270.272.278.282..丨3081000\i丨丨丨丨丨运样....68...2.772.73.732.72762742772273277269242.722.792.80:丨丨丨丨丨丨4-3温度图、氧气、光线参数实验结果Tab4-3Temeraureoxenliaramet.pttterestresults,yg,ghp44 北人上学位论义--精密度及准确度评价:fh表47至表49显示,本组实验中每个样品平行样测定无离群数据,结果取其平均值,同时,本方法各类样品七次测定结果的精密度(相对标准偏差)均符fr规范要求;质控样测定结果误差均在允许的误差范围内,结果准确、稳定,说明同批次实验结果同样准确。一一4-7至4-9及图4-3显示根据实验结果表表:低温加固定剂(酸化)不隔绝氧'一一不固定剂一隔绝氧气一避光的条件样品浓度随时间的变气不避光和低温(不酸化)化十分剧烈且不稳定,说明隔绝氧气和避光的条件虽能有限的延长样品保存时间,但不,,,不能过久保存能有效取代固定剂的作ra在此条件下样品需尽快分析;而在零下温一一一度不固定剂(不酸化)隔绝氧气避光的条件下,样品浓度随时间的变化不显著,说明通过改变样品的物理保存条件(零下温度结合隔绝氧气)能够代替化、避光的条件学固体法,在此条件下,有效延长了样品保存时间。4..13样品保存方法优化结果根据样品保存的所有实验可将原标准方法优化:(1)24h内及时样品采集后如有条件应在完成分析;(2)如果样品需要运输,不能及时分析则应保存,可采用现行标准法加硫酸将水'H<2?C样酸化至p,25下存放,并与7d之内分析,但此法只适用于较少的水质样品一采集及化验分析,。样品数量较多时推荐采用本文优化的保存方法即零下温度不固定一一剂(不酸化)隔绝氧气避光的条件下存放样品,并与lOd之内分析;(3)样品于零下温度、隔绝氧气、避光的条件保存,在保证样品分析结果稳定、可靠的前提下,H,明显延长了样品的有效保存时间同时降低了实验室调节酸化水样p值得工作量,同时也避免其引入的人为误差。4.2样品预处理方法优化及实验结果分析4一.2.1结果分析基础校准曲线的绘制200431.470.07m标准曲线同上,质控样为国家标准部编号为的试液,浓度为1±g/L?4..22样品预处理优化实验及分析-表(1)絮凝沉淀法实验结果详见卜。空白水样一0#一;2#;质控样实验水样:河流水样。45 l第pl草系统优比及实验结果分析:采用无氨水充分洗潘过的中速滤纸过滤水样现行方法。本文方法:用0.45um滤膜抽滤,在大量沉淀分离时直接介入离心机。-表410絮凝沉淀实验结果Tab-.410Flocculationresults测定结果类型?1234567现行方法0.0560.0570.0570.0550.0560.0560.055吸光度(A)0.0.木文方法1800170.0180.0180.0180.0190.017一一一一现行方法一一—一浓度(m/L)g一一一本文方法一一一一0.1120.1080.10...现行方法11114011001130.114吸光度(A)本文方0.0760.0750.0770.0750.0730.0780.076河流水样—2#...现行方法0157015801570.1550.1570.1560.157浓度(mg/L)0.本文方法.丨6301620.1620.1620.1640.1630.163现行方法0.5720.5710.5600.5740.5700.5750.582吸光度(A)本文方法0.5350.5390.5270.5480.5300.5290.536质控样现行方法1.481.481.461.471.461.46.451浓度(mg/L).本文方法1471.471.471.461.481.471.474-表11絮凝沉淀精密度实验结果Tab4-,11Flocculationprecisionresults“"平均值标准偏差相对标准偏差类型■SD%nSRi0——现行方法.056吸光K,(A)丄一0——空水样本文法.018—0#一现行方法一—浓度(mg/L)一一本文方法一/0—一现行」法.112吸光度(A)、0——河流水样本文方法.076—2#0现行方法.1570.0010.607浓度(m/L)g1本乂方法0.1630.0010.4650一—现行方法.572—吸光度(A).、H,、本文)】士一—、_质控样.4现行方法170.010.77.浓搜(mg/L).本文方法1470.010.3946 fl北大学颂丄位论义表4-12絮凝沉淀准确度实验结果Ta-abFioccuionuras.412ltacccyreults平与值不定度類GBW编号,批号:,gills-.质控样1-471.470.00.07是备注:加标回收率97.7%;:99.4%。(%)现行方法本文方法是--I4丨0至412精密度及准确度评价:II表显示,本组实验中每个样品平行样测定无离群数据,结果取其平均值,同时,本方法各类样品七次测定结束的精密度(相对标准偏差)均符合规范要求,;质控样测定结果、加标回收率误差均在允许的误差范围内结。果准确、稳定,说明同批次实验结果同样准确由实验结果显示,:现行方法空白值高本文方法的空白比现行方法的空白值低,且样品结果的准确度、精密度及加标回收率均符合环境监测技术规范要求,说明本法中采用抽滤器,、离心机可避免现行方法中中速滤纸代入实验的影响即导致空0吸光度偏,高,或出现空白吸光度超过样品吸光度的反常现象同时提高了工作效率。2《()蒸懷法实验结果详见下表。一0#一实验水样:空水样;畜牧养殖行业废水4#;质控样。n标准法:①加轻质氧化镁和数粒玻璃珠(或者沸石、瓷片、石赔)。②试样250iL,蒸懼时蒸馆液达200mL时,停止蒸溜,用水定容至250mL。③用50mL硼酸溶液吸收,采用纳氏比色法进行测定。实验设计:①用人消泡剂(桂油)代替轻质氧化镁、玻璃珠、沸石、瓷片、石錯等。②试样50ml,加热蒸馆时当流出液达40ml时,停止蒸馆,定容至50ml。③以lOml硼酸溶液为吸收液,采用纳氏试剂比色法时。47 第四系统优化及实验结果分析表4-13蒸馆法实验结果Tab-.413Distillationresults测定结果类型1234567现行方法0.0500.0520.0510.0520.0540.0520.054吸光度(A)'本文方法0.0丨40.0130.0120.0140.0140.0140.015C;令水;jf一?#现行方法一—一一一一—浓度(mg/L)本文方法一一一一一一一现行方法无法消解吸光度(A)本文方法0.5020.5100.5000.4890.5090.5020.503葡:牧养现行方法无法消解浓度(mg/L)本文方法278.丨278.3274.8280.4278.2287.2265.4现行方法0.5680.5710.5620.5880.5640.5670.558吸光度(A)本文方法0.5300.5270.5320.5400.5230.5300.531质控样7..现行方法1.41461451.471.451.481.49浓度(mg/L)木文方法1.471.471.461.471.461.461.47注:木文方法后稀释200倍数-表414蒸馏法精密度实验结果Tab-.414Distillationprecisionresults平均值标准偏差相对标准偏差类型AlSRSD%i0——现行方法.052吸光度(A)——本文方法0.0空白水样144#现行方法一一一浓度(mg/L)本文方法一一一一现行方法一一吸光度(A)—-畜牧养殖本文方法0.502一现行方法一一一浓度(mg/L)本文方法277.56.62.4—一现行方法0.568吸光度(A)—一木文方法0.530质控样I.丨470.01.02现行方法1浓度(m/L)g本文方法.4..1700丨03648 ”北人学彳丨吹丄丨声论义表4-15絮凝沉淀准确度实验结果-ccaTabirac.415Floiiltonaccuyresults平与值类型⑶w编号,批号二,;gjggf质控样丨.47丨.470.00.07是20043f?洛注(%98.4%。:加标问收率)本文力法:是 ̄.--:由表413至415显示精密度及准确度评价,本组实验中每个样品平行样测定无(离群数据,结果取其平均值,同时,本方法各类样品七次测定结果的精密度相对标推,偏差)均符六规范要求;质控样测定结果、加标回收率误差均在允许的误差范围内结n果准确,、稳定说明NJ批次实验结果|:J样准确。由实验结果显示,,:现行方法空白值高样品实验无法进行本文方法的空白比现行方法的空白值低,样品及试剂使用量少可行,且样品结果的准确度、精密度及加标回收率均符环境监测技术规范要求,。说明现行方法中取样量的偏大造成浪费同时轻质氧、化镁玻璃珠(或沸石,而本文方法降低、瓷片、石錯)针对高浓度废水消泡效果不佳,而娃油针对高浓度废水消泡效果的显著取样量。3)(水样稀释倍数实验结果详见下表。一一:空白水样0#4#实验水样;畜牧养殖行业废水;质控样。。现行方法:水样预处理:主要针对于高浓度的水样本文方法。实验过程与蒸馆法实验同步,将实验水样按-1050,不进行水样预处理稀释比倍稀释,直接进行测定。方法同蒸馆法设计实验相同。4-表16稀释倍数实验结杲T-ab.416Dilutionresults^测定结果^1234567如水样吸^?(A)—0#本文方法空白参比现行方法0.48504790.4820.4920.4850.4780.491.又--0击牧养殖本文力法.4820.4800.4790.4680.4980.4880.478—#现行方法275A.8274.8275.6276.9276.2275.1276.1L、又(mg/)74..02...本文方法2127371.4275.02754274027610.5140.5130.120.4990.540.5200.523_现行方法51,、吸光度(A),,本文方法0.5180.5170.5170.5200.5170.5180.520现行方法1.461.461.471.451.461.461.46m/L),,浓度(g色,本文方法1.471.471.461.471.461.471.46注:现行方法为后稀释200倍数200、无预处理;本文方法为先稀释仿数49 第四草系统优化及实验结宋:分析4-表17稀释倍数精密度实验结果Tab-.417Dilutionprecisionresults"" ̄“平均值标准偏差相对标准偏差类型RSD%^0——现行方法.485”,A、吸光度(A)——畜牧养殖本乂万法0.482现行方法275.80.70.4?浓度(mg/L),.,_.本文7j法274.11.60.60—一现行方法.514吸^光度^(A)P—0—木乂方法.518现行方法1.460.010.40(m/L)浓度g,,+、+..木乂方法1470010.36表4-18稀释倍数准确度实验结果Tab-irac.418Dlutionaccuyresults准与不定度类型■编号糖,(:尺),ttis^酬IS1.471.470.00.07是zSwsf"备注:加标%)现行方法:95.2%:98.4%。是丨收率(;木文方法I"“--8精密度及准确度评价:由表416至41显示,本组实验中每个样品平行样测定无n离群数据,结果,时,木方法各类样品七次测定结果的精密度(相对标准取其平均值|j偏差)均符合规范要求;质控样测定结果,结、加标回收率误差均在允许的误差范围内果准确,、稳定说明同批次实验结果同样准确。由实验结果显示:本文方法当样品浓度很高时,采用直接稀释测定和预处理后测定结果差异不大,且实验设计样品结果的准确度、精密度及加标回收率均符合环境监测技术规范要求。说明本文方法可有效提高了工作效率。4.2.3样品预处理方法优化结果,将原标准方法优化如下根据样品预处理相应的实验结果:(1)絮凝沉淀法中使fl滤膜抽滤,(特定情况结合离心机分析)代替中速滤纸能,改善了空内偏高问题有效避免实验材料引入的干扰;(2)蒸懷法中减少取样量(试剂使用量同比降低)方法可行,可提高工作效率,,降低实验室排污量,用娃油减少试剂浪费。同时代替轻质氧化镁和玻璃珠(或沸石、50 西北人她士学位论义I瓷片)在测定某些行业,j浓度废水消泡效果显著,解决的发泡造成的无法蒸馆消解的问题。(3)在测定高浓度水质样品时,采用直接稀释测定的方法可行,能够有效节省分,减少资源浪费析时间。4.3关键试剂方法优化及实验结果分析4一3.1,结果分析基础校准曲线的绘制标准曲线绘制同上,质控样为国家标准部编兮为20(M3i的试液,浓度为1.47±0.07mg/Lo4.3.2关键试剂优化实验及分析(1)酒石酸钾钠实验结果详见下表。一l一0#一1#2#实验水样:空il水样;地下水样;河流水样;质控样。现行方法:采取直接加热煮沸配制。本文方法:①向定容后的250mL酒石酸钾钠溶液中加入5rnL纳氏试剂,搅拌均勻,放置24h,沉淀后取上层清液使用。②针对加入酒石酸钾钠变浑池的水样采用直接加入纳氏试剂,而不加入酒石酸钾钠。表4-19酒石酸押纳实验结果Tab-rra,419Tatteresults测定结果类型1234567■’空白水吸光度现■行力法0.0560.0520.0570.0550.0540.0570.058样一0#(A)本文方法0.0180.0170.0180.0170.0170.0180.019吸光度现行方法一一一一一一一A()畜牧养本文方法一一一一一一一殖一?现行方法0.0320.03]0.0330.03200300.0300.033浓投.;m/L(g)木文方法0.0250.0260.0260.0240.0280.0270.026倒挂现行方法吸光度A()木文方法0.025L0.025L0.025L0.025L0.025L0.025L0.025L质控样一浓度现行方法0.5710.5710.5700.5710.5710.5800.572(m/Lg)本文方法0.5700.5270.5270.5400.5230.5300.53151 _第四ll;系统优化及实验结果分析表4-20酒石酸钾销精密度实验结果Tab-.420Tartrateprecisionresults""“平均值标准偏差相对标准偏差类型SAiiRSD%0—一现行方法.032吸光度(A)0——击牧养殖本文方法.026.现行方法一一一,浓皮(mg/L)0.025L00000.000木文方法.—0—现行方法.572吸光度(A)0-一木文方法.535质控样现行方法1.470.020.60浓度(mg/L).本文方法1470.010.364-2表1酒石酸钾钠准确度实验结果Tab-.421Tartraeaccuracresultyts准与值不定度类型⑶w编魏号(:,fgt质控样1.471.470.00.07是').法:现彳丁力法:977%;本:97.4%。是^注加标问收率(%文力表4-22酒石酸钾钠剔除实验结果-Tabi.422Excludngresultstartrate测定结果类型1234567on0.0300.0280.0300.0300.0310.0330.0312#。现行方法水质样品浑池,无法测定..质控样1.4711.472147514701.4681.4701.470on0.0250.0240.0250.0230.0240.0260.025现iJ2t0.3650.3560.3480.3510.3520.3620.355iE:穿、(预威溜).4691.4681.4671...质控样1.4711466146714680#0.0280.0270.0280.0290.0280.0280.029木文方法2#0.3510.3520.3490.3550.3510.3640.351..质拉样1.4721.478147714691.4701.4751.46652 她」义.:学位论4-表23酒石酸钾钢别除精密度实验结果Tab-.423Excludingtartraterecisionresultsp ̄""“?ii标准偏差相对标准偏差芙型SRSD%i0#0.0300.0024.969一现行方法2#一—质控样1.4710.0020.1490#0.0250.0013.972现行方法(预H馈)2U0.3560.0061.710.468..质控样丨000201110#0.0280.00.12452-2#02^法.3530.0051.431文力质控样1.4720.0040.301表4-24酒石酸钟纳剔除准确度实验结果Tab-.424Excludingtartrateaccuracyresults准值与不类型CBW编号辦产,,质控样丨.4701-4720.0020.07是20043^4-9至4-24显示精密度及准确度评价:山表1,本组实验屮每个样品平行样测定无离群数据,结果取其平均值,同时,本方法各类样品七次测定结果的精密度(相对标准偏差)均符合规范要求质控样测定结果,、加标回收率误差均在允许的误差范围内结;果准确,、稳定说明同批次实验结果同样准确。山实验结果显示:实验结果显示①现行方法空白值高,酒石酸钾钠试剂会发生无法使用的现象,本文方法的空白较现行方法的空白值低,方法简便。②对于加入酒石酸钾钠浑池的水样,去除该试剂的使用此法可行。_J表(2)纳氏试剂实验结果详见卜。.一0#一3#实验水样:空白水样;城镇污水j排水;质控样。现行方法:正常两种配置方法的纳氏试剂。:,进行KlNOH配制的纳氏试本文方法采用两种标法比对的同时丨、Hg2、a剂减量实验,以0.1mL递减。53 BWV系统优化及实验结果分析表4-25纳氏试剂配置实验结果^Tab4-25NesslerSreaenConfiraioresult.gtgutns测定结果1234567..现行方法100丨200110.0130.0120.0110.0120.013样吸光度(A)现行方法20.0140.0130.0130.0150.0140.0130.0150#-0.0.本文方法1300130.0120.0120.0130.0140.01311.0201.04...现行方法11027101810311.0221.010浓度(mg/L)现行方法21.0171.0111.0181.0211.0161.0171.018—J#木文方法1.0291.0301.0321.0211.022..02810371现行方法11.4701.4721.4771.4681.4731.4721.471质控样浓度m/L)现行方法21.4701.4691.4691.4601.4751.4761.471(g本文方法...1468147114751.4701.4681.4711.470表4-26纳氏试剂配置精密度实验结果'b4-26NessTalerSreaentConfitiii.gguraonprecsonresults ̄"“平均值标准偏差相对标准偏差类型RSD%^^—一现行方法10.012一0#吸20一—空白水样光度(A)现行方法.0140——本文方法.013现行方法11.0200.0070.708?一3#m/L)2污水厂排浓度(g现打方法1.0170.0030.297.80060木文方法102.0.541i现行力11.4720.0030.190法质控样浓度(mg/L)现行方法21.4700.0050.356本文方法1.4700.0020.161表4-27纳氏试剂配置准确度实验结果'Tab4-27NesslerSreaenConfiuraionaccuracresus.gtgtylt平值与值不定度类型GBW编号,批号二,g;tigj质控样1.471.470.00.07是"备汴:加标||收率(%)木文方法:98.】%。是54 西北人学丨IL学位论文表4-28纳氏试剂减量实验结果'Tab-.428NesslcrSreagentreductionresults12345670#0.0300.0310.0300.0320.0310.0290.029.103.现行方法.110301,0331.0321.0351.0311.027?...质控样147014691.4781.47014651.471[.470-0#O.ImL0.0310.0300.03200300.0290.0320.03】.-0#0.2mL0...03200340.0320.03100320.0300.032—0#0.3mL0.0340.0350.0350.0340.0350.0340.0320#—0.4mL偏罔-3#O-.lmL1.0291.0281.0271.0311.0271.0331.0303#-0.2mL1.0331.0331.0381.0291.0351.0321.033本文方法^,3#-0.3mL偏尚—3#0.4mL偏尚一质控样O.lmL1.466.468.41.4..4691.46511716014621一0质控样.2mL1.4701.4771.4691.4711,4701.4661.467一0质控样.3mL偏罔一质控样0.4mL偏离表4-29纳氏试剂配置精密度实验结果'Tab4-NserCo.29eslSreagentnfigurationprecisionresults ̄"““?标准偏差相对标准偏差类型:?SRSD%i0#0.0300.0013.674现行方法3#1.0310.0020.242质控样1.4700.0040.263-O.lmL0.0310.003.6213—0.2mL0.0320.0013.814-0.3mL0.0340.0013.131一———0.4mL-O.lmL1.0290.0020.215-0.2mL1.0330.0030.266、本文万法,—A0,,———.3mL—一一0一.4mL"O.lmL1.4660.0040.265-0.2mL1.4700.0040.242———一0.3mL——一一0.4mL55 系统优化及实验结果分析表4-30纳氏试剂配置准确度实验结果'Tab-.430NesslerSreagentConfigurationaccuracyresults准平与值度类型GBW编号/批号:;^),■■8质控样IS1.471.470.00.07是=“4-254-精密度及准确度评价:由表至30显示,本组实验中每个样品平行样测定无,,同时,本方法各类样pT离群数据结果取其平均值■七次测定结果的精密度(相对标准偏差)均符合规范要求;质控样测定结果,、加标回收率误差均在允许的误差范围内结果准确,、稳定说明同批次实验结果同样准确。由实验结果显示:本文方法样品结果的准确度、精密度及加标InJ收率均符合环境监测技术规范要求,方法可行。①现行方法空白借高,样品实验无法进行,本文方法的空白比现行方法低,标准法纳氏试剂的两种配置方法对空白及样品结果无显著性差异。.②本文方法降低纳氏试剂使用量,有效递减量为02mL,针对浓度较低的水样有效递减量可为0.3mL。4.3.3关键试剂方法优化结果根据关键试剂所有实验可将原标准方法优化:(1)由于现行方法中酒石酸钾钠会代入空白偏高,现在向定容后的250mL酒石酸钾钠溶液中加入5mL纳氏试剂,撹拌均勻,放置24h,沉淀后取上层清液使用后,能有效降低空白纸。(2)针对加入酒石酸钾钠产生浑池无法测定的水样(针对较清洁的水样),可直接。加入纳氏试剂,而不添加酒石酸钾钠,进行直接测定(2)标法中纳氏试剂的两种配制方法对结果差异不大,但考虑到KI、Hgl2、NaOH配制方法易定量操作,、简便、保存时间较久推荐此方法。(3)对标法中进行KI、Hgh、NaOH配制的纳氏试剂减1:实验,以O.lg递减可行,有效递减量为0.2g(低浓度水样测定时,有效递减量可达0.3g),能有效降低有毒靑试剂的使用量和排放量。4.4样品测定条件方法优化及实验结果分析4一.4.1结果分析基础校准曲线的绘制56 E|j北人<):丄卞!学位论义一本实验中为了结全程同步,毎种实验情况绘制条校准曲线。4.4.2样品测定条件优化实骑及分析(1)pH实验结果详见下表。4-3表1pH实验结果Tab4-31PHresults.废水样品0.80.91.01.21.42.05.06.28.013.0/XH值p系.5.2.513.013.1..H值3.96121113113213.613.8p0.吸光度.0180.0210.3840.4160.48804880.4920.4960.492浑油,,本组实验中,每个样品同时进行平行双样的测定无离群数据结果取其平均值,同时,质控样品的标准偏差,,、加标回收率均在允差范围内结果准确、稳定说明同批次实验结果同样准确。由实验结果显示:保证显色反应中吸光度最稳定,显色最完全时,H值在?纳氏试剂的显色体系的p13.013.6区间内,同时,这样样品的测定结果有较好的重显性。当显色体系的pH值<13.0时,样品的显色反应不完全;当显色体系的pH值<6.5时,样品几乎不会发生显色反应,同时比色管底部会有微红色的沉淀析出;当显色体系的pH值>13.6吋,样品测定吋会产生浑独现象使得实验无法进行。(2)温度实验结果详见下表。表4-32温度实验结果Tab4-32Temeraureresutlts.p\温度51015202530吸光空^白0.00900.00900.00900.01200.01800.0080lO.O^g0.03100.03500.03800.03900.04600.0350lOOOu.g0.36000.36100.36300.36400.40100.3700?5251:由实验结果分析得出:在实验的环境温度在时,样品的吸光度较为稳定,当室温高于3(rc时,会有显著的褪色现象。(3)反应时间结果详见下表。57 第四章系统优化及实验结果分析表4-33反应时间实验结果Tab-.433Reactiontimeresults\时间510306090120吸光,空白0.0040.0120.0190.0200.0180.01410.i0.00270.0390.0390.0570.0450.043fg.40.00.14500.15200.15300.16200.15400.1500nglOO.On0.34100.36200.36400.37100.37000.3640g本組实验中,每个样品N,l吋进行平行双样的测定无离群数据,结果取其平均,同时,、加标回收率均在允差范围内,结果准确,值质控样品的标准偏差、稳定说°明同批次实验结果同样准确。由实验结果显示:在室温25C的实验条件下,显色时间<10?i,,试液的颜色还会不断加深1030min,rnn时显色不稳定;显色时间在之间时>><,颜色趋于稳定30rnin,色反应变化趋势缓慢;显色时间时试液的颜色(断加深;显〉60m?时间in时,试液的颜色会缓慢消退。因此,显色时间在1030min内进行比色,结果最为稳定、准确。4.4.3样品测定条件优化结果根据样品测试条件所有实验可将原标准方法优化:(1)将现行方法的屮性反应条件进行细化,予以保证水质样品做到显色完全,即?显色体系的pH值在13.0丨3.6范围内较为稳定。(2)将现行方法中未提及的反应温度细化,予以保证水质样品做到显色完全,即°?在室温525C时比色效果较佳。?(3)将现行方法的lOmin比色时间,明确显色后的稳定时间范围为1030min,30min后实验结果有很大误差。58I 西北人学她上平位文第五章结论与展望5.1结论“”本文研究基于对纳氏试剂光度法测定水质样品中氨分析体系探究,提出了改进该方法的思路与途径。以现行的国际标准方法(以下简称国标)和我国现行的监测分析方法对水中氨氮测定规范为方法基础,同时借鉴了国内外、同行业的实验室分析经验。针对我国水环境现状(r):1+:要针对宝鸡V各类水体和实验室水质分析情况目前宝鸡地R水环境污染现象显著,实验室分析主要针对大量工业废水和地表水,而大多数工业废水的氨氮浓度较高,地表水水体自身干扰较多,在结合大量实验室分析结果的基础上,发现不同因素对水屮氣氮测定结果影响情况主要概括为以下几点:(1)样品存储条件;(2)水质样品的预处理;(3)关键试剂;(4)实验外围环境。本文实验过程及结果分析如下:1)选取的水样具有充整的代表性(:用无氨水作为空lU水样和部分参比水样,能够有效排除木底干扰,同时为同比实验屮査找其他干扰因子提供了条件;选取无色、透2+2++明的地下水代表低浓度,有a,M,Na、清洁水样效的卬证的酒石酸钾钠对Cg等金,找出了酒石酸钾钠试剂干扰的问题并予以解决属离子干扰屏蔽的效果;选取轻微有色或浑池的河流代表较低浓度、较清洁水样最具水样的广谱性,有力印证了试剂干扰和环境影响因素;选取城镇污水处理厂处理后排水代表较高浓度、有色或浑独水样是最有综合性的,鉴于其水样成分复杂,可以全面反映实验全过程的变化;选取布牧养殖行业污水代表难测定的高浓度、有色或浑池水样,有针对性的解决了预处理蒸馈时易起泡沫的问题以及用水样稀释代替前处理的方法。实验在样品选择的同时配备了全程序空白、平行双样、密码样、加标回收等质控措施,保证了本实验从源头到结果数据的准、质控样确性和可靠性。,(2)通过本实验发现样品的有效保存时间受pH、温度、氧1、光线等因素影响,实验结果显示有机废水由于受有机物分解作用,使氨氮测定值随着时间的推移快速升高,而无机废水在酸性条件下,氨氮测定值随着时间的推移缓慢下降,则相应有效保存一一时间较长一一;通常样品在低温加固定剂(酸化)不隔绝氧气不避光和低温无固定一—剂(不酸化)隔绝氧避光的条件样品浓度随时间的变化十分剧烈且不稳定,说明隔绝氧气和避光的条件虽能有限的延长样品保存时间,但不能有效取代同定剂的作用,.一一在此条件十,样品需尽快分析,不能过久保存;而在零下温度无固定剂(不酸化)59 第五M结论与展销一避光的条件下隔绝氧气,样品浓度随时间的变化不显著,说明通过改变样品的物理保存条件(零下温度结合隔绝氧气,,、避光的条件)能够代替化学固体法在此条件下有效延长了样品保存时间。(3)通过本实验发现国标和监测分析方法屮的前处理方法有很大的弊端,絮凝法适用的中速滤纸导致了空白值偏高,有时还高于样品测定值,使用滤膜抽滤代替中速滤纸,能有效改善空白偏高向题,同时还提高了实验效率;在蒸馈法中国标和监ii分折方法规范的取样量较大,大批量样品分析时效率太低,通过实验减少取样量(试剂使),,用量同比降低提高工作效率减少浪费;采娃油代替国标和监测分析方法的轻质氧化镁和玻璃珠(或沸石、瓷片)在测定某些行业高浓度废水消泡效果显著,解决的发泡造成的无法蒸馆消解的问题;同批次实验还发现在测定高浓度样品时可直接稀释测、定而不用样品前处理,这祥能够有效节省分析时间,减少资源浪费。(4)絮凝沉淀法中国标和监测分析方法中提供用经无氨水充分洗漆过的中速滤纸过滤,弃去初滤液20mL。但是实验中发现按照标准方法进行处理,会出现空白值偏高,精密度差的现象,,。其原因主要楚国产滤纸质量相对较差滤纸本身表面含有铵而,虽然在每次使用前按标准耍求且其含量在每片滤纸上的分布很不均匀,经无氨水冼漆数次,弃去初滤液20mL,但实验结果显示空白吸光度仍然很高,这样造成了分析灵敏度降低,甚至出现空白吸光度超过样品吸光度的反常现象。实验采取在250mL洒石酸钾钠溶液中加入5mL纳氏试剂,取上清液使用,能有效降低空白;结果表明在纳氏试剂的两种配置方法对空白及样品结果无显著性差异,KI、HNaOH配俱考虑到gb、制方法易定量操作,、简便、保存时间较久,推荐此方法。鉴于试剂有毒本实验中在保证方法检出限和结果准确性的基础上,尝试递减纳氏试剂的使用量,最终实验结果显示纳氏试剂单样单次加入量可递减为.3mL,1对于较清洁的(氣氮浓度较低)水样纳氏试剂单样单次加入量可递减为.2mL,,1从而降低了有毒试剂的使用量减少了其排放带来的环境负担。(5)本实验发现实验的显色条件对结果影响较大,主要因素有pH、温度、反应时间,实验将国标和监测分析方法中的条件具体、细化。实验结果显示:样品在显色体系H在?p13.013.6时,吸光度稳定,显色最完全,则样品的测定结果有较好的里显性,显色体系的pH值低于13.0,显色不完全,当显色体系的pH值低于6.5时,样品基本不发生显色反应,显色体系的H值人于13.6时,样品p变的浑池而无法测定。所以为保证°??,13.0丨3.6之间较为理想525C样品显色完全显色体系的pH值应在;在环境温度60 '四北人y学硕上学位论文3(时,样品的吸光度没有显著差异,但足在高于rc时,会有显著的褪色现象,将环境温°°?525Ci度细化至室温;在室温环境25C的条件下,显色时间在lOmn以内比较不稳定,、?还处在反应阶段,颜色4断加深130in,30ni。0iTi反应变化趋势缓慢颜色趋于稳定。in以后颜色不断加深60min以后颜色逐渐消退,将比色时间lOmin扩展至30min。总体來说,优化的纳氏试剂分光光度法可归纳为以下内容:(1)样品保存一一一避光的条件下保存lOd将样品于零下温度不固定剂(不酸化)隔绝氧气,并于内分析完成。(2)样品预处理?针对丁采用絮凝沉淀法可消除干扰的水样,使用滤膜抽滤(特定情况结合离心机分析),,,,;针对色度大浑独的低浓度水样采用蒸傾法消除干扰同时以碎油为抑泡剂以l硼酸溶液为吸收液加热蒸德时当流出液达40ml,,50ml]Om时停止蒸馈定容至;,计对于有色度,较浑池的高浓度水样,釆用直接稀释法不进行前处理。(3)试剂的使用酒石酸钾钠在配制时向定容250mL后的溶液中加入5mL纳氏试剂,搅拌均勻,放h?置24,沉淀后取上层清液使用后,针对加入酒石酸钾钠产生浑池无法测定的水样(针,,,进行直接测定对较清洁的水样)可直接加入纳氏试剂而不添加酒石酸钟钠;纳氏试剂的单次加入量有效递减量为0.2mL(低浓度水样测定时,有效递减量可达0.3mL),13mL丨2mL即加入.和.。(4)实验条件°?H值为iC样品显色体系p丨3.013.6范围内,显色30mti内,于室温25时进行比色。通过本文对方法的改进,可有效降低实验室分析的工作量,提高工作效率,有效减少化学试剂的使用量和排放量(特别是有毒有害试剂碘化束,腐烛性试剂硫酸、氧氧化,减少浪费的同时保护了环境,钠等)。同时降低了现有方法的误差解决了测定过程中的瓶颈环节。52展望.一纳氏试剂分光度法对于水体中氨氮的测定是种较为成熟的方法,具有显色稳定的特点,通过本实验降低了试剂空白,降低了试剂及水样的用量(特别是有毒试剂的使用及排放),优化了反应体系,为实验室操作提供了新的方法。但是,随着国家对試氮,水质样品分析数量的加大,自动化监测技术将足新的发展方向污染的重视。61 参考文献参考文献1203?[]《1屮国环境状况公报》2--[]周志.辽宁省环境水质状况分析J].环境保护与循环经济.20081015.[3--[]齊成.供水技术[J].海洋技术.20140810.4宋树成..20[],李红艳如侠氨影响因素分析及盲样考核应对技巧[]屮国水利学会13,郭J学术■^- 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