氮、磷化合物测定（一）
发布时间：2017-07-22
1、引导问题
排水中的氨主要来自新陈代谢和工业的加工处理，水中的氨是水可能受细菌、污水和动物排泄物污染的指示剂，而且能转化为亚硝酸盐和硝酸盐，鱼类对水中的氨比较敏感，当氨氮(ammonia-nitrogen)浓度高时会导致鱼类死亡。近年来，氨氮是水主要污染物之一，通过污水处理和检验，控制其排放具有重要意义。
2、方案描述
氨氮常用分光光度法测定，有些污水处理厂已实现了氨氮在线检测。
碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在410～425nm较宽波长范围内有强烈吸收，吸光度与氨浓度成正比，通过测量吸光度，制作校准曲线确定氨的浓度，能与被测物质生成有色化合物的试剂称为显色剂，生成有色化合物的反应称为显色反应。
水样带色或浑浊以及含其他一些干扰物质，影响氨氮的测定。为此，在分析时需做适当的预处理。对较清洁的水，可采用絮凝沉淀法，加适量的硫酸锌于水样中，并加氢氧化钠使呈碱性，生成氢氧化锌沉淀，再经过滤除去颜色和浑浊等。对污染严重的水，则用蒸馏法消除干扰，调节水样的pH6.O～7.6，加入适量氧化镁使呈微碱性，蒸馏释放出的氨被吸收于硼酸溶液中。自动在线测定系统往往使用滤膜过滤法去除干扰。水中常见的钙、镁、铁等离子能在测定过程中生成沉淀，可加入酒石酸钾钠掩蔽。
3、方案实施
【纳氏试剂法】
(1)试剂
本法所有试剂均需用不含氨的纯水配制，无氨水可用下面两种方法制备。
蒸馏法制备无氨水：每升蒸馏水中加O.1mL硫酸(p20=1.84g／mL)，在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去50mL初馏液，接取其余馏出液于具塞磨口瓶，密塞保存。每升馏出液加10g强酸型阳离子交换树脂，进一步交换铵离子除铵(酸性溶液中，NH3转化为NH4+)。
离子交换法制备无氨水：使蒸馏水通过强酸型阳离子交换树脂柱，将馏出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内，每升馏出液加10g同样的树脂，以利用于保存，电导率≤0.7μS/cm。
轻质氧化镁：将氧化镁在500℃下加热，以除去碳酸盐。
溴百里酚蓝指示液(0.5g/L)；氢氧化钠溶液(40g/L、250g/L)；防沫剂，mool/L盐酸溶液。
硼酸吸收溶液(20g/L)：称取20g硼酸溶于水，稀释至1L。
硫酸锌溶液(100g/L)：称取10g硫酸锌(ZnSO4·7H20)，溶于少量纯水中，并稀释至100mL。
酒石酸钾钠溶液(500g/L)：称取50g酒石酸钾钠溶于100mL纯水中，加热煮沸至不含氨为止，冷却后再用纯水补充至100mL。
纳氏试剂：称取16g氢氧化钠，溶于50mL水中，充分冷却至室温。另称取7g碘化钾和10g碘化汞(HgI2)溶于水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中，用水稀释至100mL，贮于聚乙烯瓶中，密塞保存。
注：配制试剂时应注意勿使碘化钾过剩，过量的碘离子将影响有色络合物的生成，使颜色变浅。贮存已久的纳氏试剂，使用前应先用已知量的氨氮标准溶液显色，并核对吸光度，加入试剂后2h内不得出现浑浊，否则应重新配制。
(2)仪器
全玻璃蒸馏器；具塞比色管(50mL)；分光光度计。
Odysseyr DR/2500分光光度计光路见图1—23，其结构如下。
① 钨灯(W)、UV灯(UV)、3个LED灯(D1／D2／D3)光源。
②斩光器(BS)将50％的光线送到样器光路，将另50％的光线送到参比光路。参比光路确保实验结果稳定、重复、准确。
③经过样品(CV)的光线由棱镜(L4和L5)聚焦。
④光导纤维(F1和F2)分别将参比光束和样器光束传输至分光计人口狭缝。
⑤参比光束与样品光束以不同的角度从入口狭缝(S)进入到分光计中。
⑥参比光束与样品光束在分光计内由固定光栅(G)衍射，以减小内部反射。
⑦阵列式样品及参比固体半导体检测器(DT)，分别检测样品光线及参比光线，并将其转换成数字信号，这项技术与高级数码相机采用的技术相同，可以通过显示屏幕看到以数字形式表示的实验结果。
DR/2500波长范围365～880nm，DR/4000VIS波长范围320～1100nm，DR/4000 UV-VIS紫外可见光分光光度计波长范围190～1100nm(图1—24)。使用波长扫描功能，可以在所需要的波长范围测量样品的吸收谱图或透射率谱图。利用光标导航模式查看扫描细节，跟踪整个扫描谱带。放大功能查看详细数据，可以在扫描谱图中快速定位峰值或峰谷。仪器根据被测参数，自动选择正确波长，保证波长精度为±1nm，减少人为误差。多波长分析可以同时在多达4个不同波长下测量样品的浓度、吸光度、透射率。软件根据用户选样的方式，计算并显示复合多波长测量结果。
时间扫描程序可以在用户定义的时问间隔内，测量样品在单波长下的吸光度谱图或透射率谱图，以便确定样品颜色形成的速度、样品的稳定性、样品的衰竭周期等。
(3)水样保存
水样中氨氮不稳定，采样时每升水样加O.8mL硫酸(p20=1.84mg／L)，4℃保存并尽快分析。
注：对于直接测定的水样。加硫酸固定时注意酸的用量。一般水样，每升加0.8mL硫酸已足够，碱度大的水样可适当增加，应注意勿使过量，以免使加显色剂后pH值不能控制在10.5～11.5。
(4)水样预处理
蒸馏：取250mL纯水于全玻璃蒸馏器中(图1-25)，加入0.25g轻质氧化镁及数粒玻璃珠，加热蒸馏，直至馏出液用纳氏试剂检不出氨为止，稍冷后倾出并弃去蒸馏瓶中残液，量取250mL水样(或取适量，加纯水稀释至250mL)于蒸馏瓶中，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节水样至pH7左右。加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠立即连接氮球和冷凝管，导管下端插入吸收液液面下，加热蒸馏，用250mL容量瓶为接收瓶，内装50mL硼酸溶液作为吸收液，待蒸出150mL左右，使冷凝管末端离开液面，继续蒸馏以清洗冷凝管，最后用纯水稀释至刻度，摇匀，供比色用。
混凝沉淀：取100mL水样，加入1mL硫酸锌溶液混匀，加入0.1～0.2mL氢氧化钠溶液(250g/L)，至pHl0.5，静置数分钟，倾出上清液供比色用。经硫酸锌和氢氧化钠沉淀的水样，静置后一般均能澄清，如必须过滤时，应注意滤纸中的铵盐对水样的污染，必须预先用无氨纯水将滤纸反复淋洗，至用纳氏试剂检查不出氨后再使用。
参考资料：实用水质检验技术
