分光光度法测定总氮的探究与改进

引言

随着工业化的加快，大量的生活污水、农田废水和含氮工业废水排人水体中，使水体中有机氮和无机氮化合物含量增加,生物和微生物类大量繁殖,消耗水中溶解氧,造成浮游植物繁殖旺盛,最终出现水质富营养化”。水质富营养化对生态及人居环境造成巨大威胁。分光光度法测定总氮仍是目前各大实验室广泛采取的分析方法，其涉及仪器设备操作简便、易获得,使用试剂种类、用量少,但在实际操作中也存在不少问题[2-3]。本文从玻璃器皿的清洁、过硫酸钾的保存时间、消解管的选择和标液保存时间等方面展开讨论，力求使总氮的测定过程对环境更友好,监测数据更准确。

1. 实验部分

1.1仪器和试剂

紫外可见分光光度计，高压灭菌锅，聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管，超纯水机。

盐酸，氢氧化钠，过硫酸钾，过硫酸钾，水质-总氮[(5.91±0.34)mg/L]，水质-总氮[(3.02±0.14)mg/L]，水质-总氮[(13.7±0.8)mg/L]，水质-总氮[ (0.996±0.115)mg/L]，水 质-总氮[ (2.18±0.18)mg/L], 水质-总氮(1.59 μg/mL±5%)。

1.2实验

在2L烧杯中加人约1500mL新制的超纯水:置于52℃水浴锅中,逐渐往烧杯中加人 500g过硫酸钾,边加边搅拌,直至固体完全溶解,再加100g过硫酸钾。由于滤纸中含有铵盐，先用50℃的温水冲洗3遍滤纸，再将过硫酸钾饱和溶液趁热过滤。待收集有热饱和溶液的烧杯冷却至室温,放入4℃冰箱中重结品(同时冷却两瓶新制超纯水)。重结品18h,倒掉上清液,用冷却的超纯水(500 mLx3)洗涤,倒掉残余水分。分成两份:一份用玻璃棒将品体搅散,置于52 ℃烘箱中4h,取出置于干燥器中,备用;另一份重复进行二次结品。按照《水质-总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ636—2012)的测定步骤进行总氮的测定,分别在吸光度(A220和 A275),按式(1)计算校正吸光度(A),总氮(以 N计)含量与校正吸光度(A)成正比。式中,A为校正吸光度;A220为波长 220 nm 处吸光度;A275为波长 275 nm 处吸光度。

2.结果与讨论

2.1不同过硫酸钾样品对空白吸光度(A空白)及其含氮量测定的影响

按照1.2节的方法,测定进口过硫酸钾(样品1)、国产过硫酸钾(样品 2)、一次重结品的国产过硫酸钾(样品3)和二次重结晶的国产过硫酸钾(样品4)的A空白和含氮量,测定结果见表 1。

从表1可知,样品1能满足总氮的测定要求,样品2含氮量超标,样品3和样品4均可用于总氮的测定。

2.2玻璃器皿清洗方式对含氮量测定的影响

为了验证清洗方式对含氮量测定结果的影响采用三组玻璃器皿做对比试验。第一组玻璃器皿用V(HCI):V(H,O)=1:9 的盐酸浸泡 24 h,自来水洗净后,再用去离子水冲洗3次;第二组玻璃器皿用自来水洗净后,再用去离子水冲洗3次;第三组玻璃器皿用自来水洗净后,再用去离子水冲洗3次,晾干待用。

按照 1.2节的方法,以样品1为氧化剂,分别测定 A·á、10.0 mg/l的总氮标液(简称标液1,由总氮 NO:-N 225039-3稀释100倍配制而成)和水质总氮 203291(简称标液2)的含氮量,测定结果见表2。

从表2可知，三组玻璃器皿不同清洗方式对含氮量测定均无影响。

2.3 聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管适用性探究

按照 1.2节的方法,以估算检出限的 3~5 倍配制质量浓度为0.20 mg/l的总氮标液(由总氮NO:-N 225039-3稀释5 000倍配制而成,简称标液3)测定其含氮量(n=7)4,计算检出限,测定结果见表 3。

按照1.2节的方法，分别对质量浓度为0.20mg/1的总氮标液、水质-总氮 B5S4995G、水质-总氮203285的总氮标样、实际样品(编号:水土片区5#)及实际样品加标(加标方法:每10m水样加人1.00 mL 10.00 mg/l的总氮标液)进行测定,计算精密度(RSD)准确度(RE),测定结果见表4。

从表3~表4可知,用聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管代替 HJ 636-2012[4]中使用的 25 ml具塞磨口玻璃管测定总氮,能满足要求,且能有效避免消解过程中因包扎不牢导致塞子冲出或松动对测定造成影响。

2.4 过硫酸钾保存时间对 A空白自的影响

按照 1.2 节的方法,样品1、样品3和样品4共3 种溶液,分别存放于聚乙烯瓶中常温保存。每3d测定1次 A2á(图 1)。放置 30 d后的样品 1、样品3和样品4为氧化剂，分别测定水质-总氮203269标样的含氮量,测定结果见表5。

从图1和表5可知,样品1、样品3和样品4均可保存30d,且不影响A空白及总氮标样的测定

2.5不同温度下,标液放置时间对含氨量测定的影响

按照1.2节的方法，分别把2瓶质量浓度为10.0 mg/1的总氮标液于 20℃恒温培养箱保存和4℃冰箱保存,以样品1为氧化剂,每3d测定1次标液的质量浓度,测定结果见图2。

按照 1.2节的方法,以4℃、20℃下放置 30 d的10.0 mg/l的总氮标液分别建立工作曲线(以含氮量为横坐标，校正吸光度(A)为纵坐标)，分别测定标样1(水质-总氮 203293)和标样2(水质-总氮203298)的含氮量，测定结果见表6。

从图2和表6可知,质量浓度为10.0 mg/l的总氮标液分别在温度 4、20℃下放置 30 d,每3d测定1次质量浓度,测定结果与理论质量浓度值误差均在5%以内;放置30d后建立工作曲线测定总氮的标样1(水质-总氮 203293)和标样2(水质-总氮203298)的含氮量均合格。

3.结论

在没有交叉污染的实验室环境中，使用过的玻璃器皿用自来水、去离子水冲洗干净就能满足H636-201244]要求,不需用酸浸泡,可减少酸的使用，节约成本，对环境更友好。

聚四氟乙烯旋塞玻璃比色管密封性好、受热均匀、使用寿命长,消解过程中能避免盖子松动,满足实验要求。

进口过硫酸钾能满足 HJ 636-2012要求,但成本较国产试剂高，国产过硫酸钾经过提纯后能满足测定要求，且放置超30d后仍然能满足分析要求。

标液放置30d后仍能满足分析要求，质控测定结果合格,不需现用现配,减少分析人员的工作量，且减少标液的浪费。

总氮作为水环境质量的基本指标,绿色环保且准确的测定对水质污染的准确把握尤为重要。随着科技的不断进步,仪器设备的迭代更新,生态环境监测设备朝着高精度、高灵敏度、自动化监测发展,目前有气相分子吸收法、连续流动分析法等仪器方法，但分光光度法仍有其适用性。

文章来源：[1]彭宏清,雷奉.分光光度法测定总氮的探究与改进[J/OL].化学世界,1-5[2025-02-12].https://doi.org/10.19500/j.cnki.0367-6358.20240504.