過硫酸鉀氧化一紫外分光光度法測定水中總氮的幾點(diǎn)體會
總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。如果大量的生活污水、農(nóng)田排水或含氮的工業(yè)廢水排入水體,會使 水中有機(jī)氮和各種無機(jī)氮的含量增加,生物和微生物類大量繁殖,消耗水中溶解氧,使水體惡化。并且當(dāng) 湖泊、水庫中含有比例失調(diào)的氮、磷類物質(zhì)時,還會出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài),造成浮游植物繁殖旺盛,甚至?xí)?出現(xiàn)水華現(xiàn)象。
總氮的測定方法一般是用過硫酸鉀氧化水樣中的有機(jī)、無機(jī)含氮化合物,使之轉(zhuǎn)化為硝酸鹽后,再以 紫外法、偶氮比色法,以及離子色譜法或氣相分子吸收法迚行測定。 總氮的測定雖說簡單,然而也很容易出現(xiàn)各種問題,現(xiàn)將在實(shí)際工作中可能遇到的幾個需要注意的事 項(xiàng)總結(jié)出來不各位同仁共同探討。
過硫酸鉀氧化一紫外分光光度法測定水中總氮的幾點(diǎn)體會 目前在堿性過硫酸鉀一紫外分光光度法測定總氮過程中.由于看到某些因素的影響.往 往使測定結(jié)果的精密度及準(zhǔn)確度有一定的差異,今對如何保證測定的準(zhǔn)確性,談幾點(diǎn)看法。
1、過硫酸鉀試劑的質(zhì)量直接影響測試結(jié)果 含氮化合物量過高、質(zhì)量差的過硫酸鉀不僅會引起空白值增大(吸光值>1),甚至?xí)?dǎo)致 無法比色。因此,必須選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)分析純的、且在有效期內(nèi)的過硫酸鉀試劑,必要時 要迚行提純處理,主要是去除溶液中的氨氮類化臺物。在堿性過硫酸鉀溶液中通入氬氣.可 去除其中的NH4+.降低空白值,去除效果見圖1。
2、實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)使用無氨水或同等純度的水 國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法要求整個總氮分析過程要使用無氨水,其制備方法可采用酸化蒸餾。 現(xiàn)用經(jīng)過陰陽離子交換樹脂處理的去離子水迚行空白試驗(yàn)和標(biāo)樣測定,空白吸光值在 0.027-0.032之間,測得標(biāo)樣結(jié)果不真值相同,表明去離子水已符合實(shí)驗(yàn)用水要求,不必另 行制備二次蒸餾水。再者,經(jīng)過陰、陽離子交換樹脂制備的去離子水其中的 NO3-、NO2 離子也已去除,故此水較好。
3、堿性過硫酸鉀溶液的儲存 冬季氣溫較低,配制的堿性過硫酸鉀氧化液極易結(jié)晶,在恒溫箱(20℃)內(nèi)存放一周的堿 性過硫酸鉀溶液不新配制的溶液對標(biāo)樣作對比測定,結(jié)果之間無顯著性差異.故可置恒溫箱 內(nèi)保存,見表1
4、沉淀物對測定的影響 氧化消解反應(yīng)結(jié)束后,試管中會有絮狀沉淀物產(chǎn)生,加入1mol/L鹽酸定容搖勻后.絮 狀沉淀物便消失丌見,其實(shí)仍有肉眼未能収現(xiàn)的顆粒物存在,導(dǎo)致275nm處的吸光值增 大.使測定結(jié)果偏低。一些樣品中沉淀物對總氮測定的干擾試驗(yàn)見表 2
由表2看出.由亍沉淀的存在,使測定結(jié)果偏低30%,甚至更多。因此,對亍類似湖 庫水、化工、藥廠等有機(jī)質(zhì)較多的廢水及氧化消解后產(chǎn)生較多沉淀物的樣品,可用離心法迚 行處理,以避免沉淀物造成測定結(jié)果偏低。
5、問題答疑
5.1、水樣在消解完后在220nm處沒有吸光度,無氨水有吸光度。水樣在275nm處也有吸 光度 消解過程中有揮収損失或樣品在轉(zhuǎn)移過程中有污染
5.2、采用色譜級的過硫酸鉀,或要迚口GR級過硫酸鉀
5.3、消解后況卻若有結(jié)晶,須叏上清測試
5.4、試驗(yàn)用水:無赸純水時建議屈臣氏的純凈水
5.5、避免試驗(yàn)用水、比色管和環(huán)境叐含氮氧化物和氨氣的污染
5.6、用石英比色皿優(yōu)亍玱璃比色皿 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮的影響因素 摘要:采用《水質(zhì)總氮的測定過硫酸鉀氧化紫外分光光度法》(HJ636—2012)進(jìn)行水中 總氮測定,方法簡單、靈敏度高,但在測定過程中,試驗(yàn)用水、藥品品質(zhì)、藥品配制溫度控制、 試劑的存放時間、器皿洗滌等環(huán)節(jié)都會造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常。為此,對過硫酸鉀的品質(zhì)選擇、 過硫酸鉀配制中溫度的控制、配制好過硫酸鉀的存放時間等進(jìn)行了探討。另外,測定中器皿 的洗滌也更為嚴(yán)格,不但需要常規(guī)的清洗干凈,還需要在(1+9)鹽酸中 24h 浸泡。
國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中,總氮測定采用堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法,該法操作簡單、 靈敏度高、所需設(shè)備少、試劑相對簡單,但是該法對空白值要求高(Ab<0.030)[1],質(zhì)控不當(dāng), 數(shù)據(jù)常常出現(xiàn)異常。筆者通過試驗(yàn),分析了國標(biāo)法——堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法測 定總氮中的一些影響因素,并進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 儀器與試劑 儀器:UV1800 紫外可見分光光度計,10mm 石英比色皿,LDZX-30KBS 手輪式 自動型不銹鋼立式壓力蒸汽滅菌器。 試劑:硝酸鉀(GR),過硫酸鉀(GR),氫氧化鈉(AR)。
1.2 實(shí)驗(yàn)原理及方法 見參考文獻(xiàn)[1]。
2 結(jié)果與分析
2.1 實(shí)驗(yàn)用水對測定結(jié)果的影響 在 HJ636—2012 中,對實(shí)驗(yàn)用水明確要求為“無氨水”。實(shí)驗(yàn)初期,采用的都是管道輸送 的供基本教學(xué)使用的去離子水,測定的空白值見表 1。
可見,去離子水的空白吸光度值明顯超 出 HJ636—2012 的質(zhì)控要求。后用娃哈哈純凈水替代,空白吸光度值*達(dá)標(biāo)。陳瑛等實(shí)驗(yàn) 證明,新鮮制備的蒸餾水或去離子水基本能滿足實(shí)驗(yàn)要求[2],可能是本實(shí)驗(yàn)室新鮮制備的去離子水在管道輸送中被氮污染源二次污染導(dǎo)致不能達(dá)到總氮測定的質(zhì)控要求。邱才英等研究表 明,超純水較去離子水和蒸餾法制備得到的無氨水都更優(yōu)[3],這點(diǎn)和表 1 數(shù)據(jù)一致。 表 1 不同實(shí)驗(yàn)用水的空白值 在HJ636—2012中,無氨水的制備相對較繁瑣,超純水機(jī)在多數(shù)實(shí)驗(yàn)室是常規(guī)設(shè)備,建議 使用超純水或娃哈哈純凈水作為實(shí)驗(yàn)用水,有蒸餾設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室也可以參考 HJ36—2012 進(jìn) 行無氨水的制備。
2.2 過硫酸鉀對測定結(jié)果的影響 過硫酸鉀的品質(zhì)是堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮核心影響因素,其品質(zhì) 的好壞,直接決定空白吸光度及數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo)。相關(guān)資料顯示,多數(shù)國產(chǎn)廠家過硫酸鉀的空白 吸光度值直接超出 HJ636—2012 質(zhì)控要求[4-6]。實(shí)驗(yàn)之初,采用某廠過硫酸鉀(GR),標(biāo)準(zhǔn)曲線 吸光度及相關(guān)系數(shù)異常(見表 2 和圖 1),
經(jīng)反復(fù)調(diào)整始終不能達(dá)到要求,后購進(jìn)國藥集團(tuán)化學(xué) 試劑(GR),空白吸光度值和標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)*達(dá)到 HJ636—2012質(zhì)控要求(見表2和圖 2)。有些文獻(xiàn)也提出可以對純度不高的過硫酸鉀進(jìn)行提純以達(dá)到 HJ636—2012 質(zhì)控要求[6], 由于實(shí)驗(yàn)室條件限制以及過硫酸鉀對 50? 以上溫度的不穩(wěn)定性,建議優(yōu)先選用合格的國藥集 團(tuán)化學(xué)試劑或進(jìn)口過硫酸鉀。相對于進(jìn)口試劑,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑物美價廉,所測數(shù)據(jù)也* 滿足 HJ636—2012 質(zhì)控要求。
表 2 不同廠家過硫酸鉀(GR)空白吸光度值
圖 1 某廠過硫酸鉀(GR)總氮標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.1Totalnitrogenstandardcurveofpotassiumpersulfatefromaplant
圖 2
2.3、過硫酸鉀配制溫度控制對結(jié)果的影響 HJ636—2012 中堿性過硫酸鉀溶液配制方法:40.0g 過硫酸鉀溶于 600mL 水中,另取 15.0g 氫氧化鈉溶于 300mL 水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后,混合兩種溶液定容至 1000mL。過硫酸鉀常溫下不易*溶解,為促進(jìn)其溶解往往需要加熱。有文獻(xiàn)顯示,過硫酸 鉀在 60h 甚至 50h 就會分解[7]。加熱溫度控制在 50h 以內(nèi),既利于促進(jìn)過硫酸鉀溶解, 又可減少高溫對過硫酸鉀氧化能力的損失。且氫氧化鈉在溶解過程中會放出大量熱而導(dǎo)致配 制過程中過硫酸鉀氧化能力的損失,鑒于此,兩種藥品(過硫酸鉀和氫氧化鈉)分別配制,待 氫氧化鈉溶液冷卻至室溫后再混合定容,以避免不必要的損失。
2.4、玻璃器皿的洗滌對測定結(jié)果的影響 玻璃器皿不同洗滌方法下的空白樣測定結(jié)果見表3,可見,實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿在去污粉清 洗的條件下空白吸光度>0.030,HJ636—2012 的質(zhì)控要求當(dāng)空白試驗(yàn)的校正吸光度 Ab>0.030 時,應(yīng)檢查器皿的污染狀況。相關(guān)文獻(xiàn)顯示,在總氮測定中,常規(guī)的玻璃器皿洗滌標(biāo)準(zhǔn)無 法滿足[4],通常用于總氮測定的器皿在常規(guī)洗凈的前提下,還需在(1+9)鹽酸溶液中浸泡 24h 再用無氨水涮凈后才可使用。表 3 中在去污粉清洗后再用(1+9)鹽酸浸泡 24h 后,空白吸光度 *符合 HJ636—2012 的質(zhì)控要求。建議每次測定后,所有的玻璃器皿在清洗干凈后,直接 浸泡到(1+9)鹽酸溶液中。 表 3 玻璃器皿不同洗滌方法下空白樣平行值
3 結(jié)語
3.1 無氨水制備繁瑣,可以用超純水或者娃哈哈純凈水代替,空白吸光度*符合質(zhì)控要求。
3.2 過硫酸鉀是本監(jiān)測方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其品質(zhì)的好壞直接影響結(jié)果是否達(dá)標(biāo)。雖然有文獻(xiàn)報 道通過重結(jié)晶提高過硫酸鉀的純度來達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求,但是過硫酸鉀對溫度較為敏感,為了減 少誤差,可以直接選用能夠達(dá)到質(zhì)控要求的國藥集團(tuán)化學(xué)試劑,經(jīng)費(fèi)充足的甚至可以購買進(jìn) 口過硫酸鉀。在過硫酸鉀的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中要控制好配制過程中溶液的溫度,建議不要超過 50h, 以避免對其氧化能力造成影響從而影響測定結(jié)果。
3.3 還要注意所有儀器、器皿的清洗問題。保證所有的比色管在(1+9)的鹽酸中 24h 浸泡。 石英比色皿用前浸泡 15min 即可,浸泡時間過長會導(dǎo)致比色皿開膠。 試議硫酸鉀堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法測定總氮 摘要:從實(shí)驗(yàn)器材的選購及清洗,試劑的選擇、配制及保存,消解時間和冷卻時間等幾方 面總結(jié)了用堿性過硫酸鉀—紫外分光光度法測定總氮時的注意事項(xiàng)。提出了配制堿性過硫酸鉀時 分別配制、單獨(dú)保存,實(shí)驗(yàn)時再混合的觀點(diǎn)。 關(guān)鍵詞:總氮;比色管;過硫酸鉀;NaOH;消解時間;冷卻時間 1 引言 總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。如果大量的生活污水、農(nóng)田排水或含氮的工業(yè)廢水排入 水體,會使水中有機(jī)氮和各種無機(jī)氮的含量增加,生物和微生物類大量繁殖,消耗水中溶解氧, 使水體惡化。并且當(dāng)湖泊、水庫中含有比例失調(diào)的氮、磷類物質(zhì)時,還會出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài),造 成浮游植物繁殖旺盛,甚至?xí)霈F(xiàn)水華現(xiàn)象。 總氮的測定方法一般是用過硫酸鉀氧化水樣中的有機(jī)、無機(jī)含氮化合物,使之轉(zhuǎn)化為硝酸 鹽后,再以紫外法、偶氮比色法,以及離子色譜法或氣相分子吸收法進(jìn)行測定。 總氮的測定雖說簡單,然而也很容易出現(xiàn)各種問題,現(xiàn)將在實(shí)際工作中可能遇到的幾個需 要注意的事項(xiàng)總結(jié)出來與各位同仁共同探討。
2 注意事項(xiàng) 2.1 選用質(zhì)量較好的比色管 由于總氮在用過硫酸鉀氧化的過程中,需要使用高濃度的 NaOH 溶液來中和過硫酸鉀釋放 出來的氫離子,使過硫酸鉀分解*: K2S2O8+H2O→2KHSO4+1/2O2 KHSO4→K++HSO4- HSO4-→H++SO42- 可是 NaOH也能與玻璃中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉而粘住瓶口。這個過程又是在高 溫高壓的環(huán)境中完成的,所以比色管的質(zhì)量是首先需要考慮的問題。由于市場上同樣的產(chǎn)品質(zhì)量 良莠不齊,因此把好進(jìn)貨關(guān),不要使用質(zhì)量差的產(chǎn)品,是做好實(shí)驗(yàn)的步。筆者曾使用過一批 比色管,消解結(jié)束從高壓鍋里取出時,卻無法打開瓶塞,有的比色管即使能打開,可時間長了, 瓶塞也會被嚴(yán)重腐蝕,出現(xiàn)斷裂、殘缺等現(xiàn)象,這樣的管子在消解時就會漏氣,使結(jié)果出現(xiàn)較大 的誤差。 高一平等通過實(shí)驗(yàn)證明,旋塞比色管的密閉性要好于普通的具塞比色管。在做高含量氨氮 的水樣時,其良好的密閉性可以保證氨氮在消解時轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}的過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氨氣沒 有損失。
2.2 合理放置堿性過硫酸鉀溶液 環(huán)境保護(hù)部“HJ636-2012”中規(guī)定,配制堿性過硫酸鉀時,“稱取 40.0g 過硫酸鉀溶于 600mL 水中;另稱取 15.0g 氫氧化鈉,溶于 300mL 水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后,混合兩 種溶液定容至 1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶中,可保存一周”。NaOH 的作用是中和過硫酸鉀分 解時釋放出來的氫離子,使這個分解反應(yīng)過程可以持續(xù)地進(jìn)行下去,因此如果將兩種藥品配制在 一起,反而會加速過硫酸鉀的變質(zhì),降低需要的氧化能力。筆者認(rèn)為分別配制、分別貯存更好, 做實(shí)驗(yàn)時再分別加入到比色管中,這樣配制好的過硫酸鉀溶液缺少了 NaOH的“推波助瀾”,這個 分解反應(yīng)就沒有了繼續(xù)進(jìn)行下去的“動力”,也就更有利于過硫酸鉀的保存。
2.3 選擇合格的過硫酸鉀和 NaOH 堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定總氮,主要需要兩種試劑:過硫酸鉀和 NaOH。由 于不同品牌的過硫酸鉀含氮量差別很大,其質(zhì)量是否過關(guān),對整個實(shí)驗(yàn)的影響非常大,也是關(guān)系 到整個實(shí)驗(yàn)成敗的決定性因素。 如果一時無法買到合格的產(chǎn)品,建議對現(xiàn)有的過硫酸鉀重結(jié)晶 2~3 次方可使用:在大燒杯 中加入適量的無氨水或新制備的去離子水,在 60℃的水浴中加熱,逐漸加入過硫酸鉀,直到不 能溶解為止,然后將飽和溶液于室溫中冷卻,再放入冰箱中,于 4℃進(jìn)行重結(jié)晶,棄去上清液, 用新鮮的去離子水清洗幾遍,重復(fù) 2~3 次即可。后在烘箱中低溫烘干,整個過程要避免二次 污染。提純后的過硫酸鉀保存在干凈的干燥器中備用。 有的廠家生產(chǎn)的 NaOH 會含 N,雖然這種情況較少,但也有可能會碰到,如果在實(shí)驗(yàn)時過 硫酸鉀沒有問題,則應(yīng)檢查 NaOH是否合格。
2.4 清洗比色管 比色管的清洗也非常重要。如果管壁上的含 N 化合物清洗不干凈,實(shí)驗(yàn)時就會在高溫、高 壓狀態(tài)下進(jìn)入樣品中而造成誤差。張瑛等曾對利用不同的清洗方法清洗的比色管進(jìn)行了空白測定。 實(shí)驗(yàn)表明:用普通的清洗方法清洗的比色管的空白吸光度平均是 0.047,用洗潔精清洗的比色管 的空白吸光度是 0.035,用 10%的鹽酸浸泡過的比色管的空白吸光度是 0.015。毫無疑問,用 10% 鹽酸浸泡比色管的清洗方法明顯要好于其他兩種清潔方法。因此比色管在平時不用時浸泡在 10%的鹽酸溶液中,待使用時再分別用蒸餾水和無氨水清洗、控干。
2.5 延長消解及冷卻的時間 大量的實(shí)驗(yàn)表明,“HJ636-2012”中規(guī)定的“120℃開始計時,保持溫度在 120~124℃之間 30min”太短,這樣一些復(fù)雜的含 N 化合物不能*轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,會出現(xiàn)結(jié)果偏低的現(xiàn)象。(這 也是在水樣的測定中,總氮含量經(jīng)常會低于其他 N 之和的原因之一;另一個原因是在消解時, 氨氮在轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氨氣逸出,會損失一部分氮。)因此筆者建議適當(dāng) 延長消解的時間,至少要在 40min 以上,50min 更好。 曹軼男等和陳瑛等均通過實(shí)驗(yàn)證明,高壓鍋消解后的冷卻方式及冷卻時間也都會對實(shí)驗(yàn)結(jié) 果產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)消解結(jié)束后高壓鍋不應(yīng)馬上打開,而應(yīng)待其壓力減低到安全壓力后取 出,然后在室溫下冷卻 2h(期間按住管塞將比色管中的液體顛倒混勻 2~3 次),此時的空白值 低,且樣品也具有良好的穩(wěn)定性。
3 結(jié)語 本文總結(jié)了幾點(diǎn)在總氮測定時應(yīng)該注意的事項(xiàng)。在實(shí)驗(yàn)時,比色管的選擇和清洗,試劑的 配制和放置以及消解時間和冷卻時間的長短,都會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。除此以外,筆者建議, 要在做每一批樣品時,都同時做一條工作曲線和定值樣品。這樣,實(shí)驗(yàn)的水樣和標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn) 樣品都是在同一種狀態(tài)下消解、處理、比色,具有可比性,數(shù)據(jù)也會更加讓人信服。 堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法測定總氮的研究 摘要:從實(shí)驗(yàn)器材的選販及清洗,試劑的選擇、配制及保存,消解時間和況卻時間等幾方面總結(jié)了用 堿性過硫酸鉀—紫外分光光度法測定總氮時的注意事項(xiàng)。提出了配制堿性過硫酸鉀時分別配制、單獨(dú) 保存,實(shí)驗(yàn)時再混合的觀點(diǎn)。
2注意事項(xiàng)
2.1選用質(zhì)量較好的比色管 由亍總氮在用過硫酸鉀氧化的過程中,需要使用高濃度的NaOH溶液來中和過硫酸鉀釋放出來的氫 離子,使過硫酸鉀分解*: K2S2O8+H2O→2KHSO4+1/2O2 KHSO4→K++HSO4- HSO4-→H++SO42- 可是NaOH也能不玱璃中的二氧化硅収生反應(yīng)生成硅酸鈉而粘住瓶口。這個過程又是在高溫高壓的 環(huán)境中完成的,所以比色管的質(zhì)量是首先需要考慮的問題。由亍市場上同樣的產(chǎn)品質(zhì)量良莠丌齊,因此把 好迚貨關(guān),丌要使用質(zhì)量差的產(chǎn)品,是做好實(shí)驗(yàn)的步。筆者曾使用過一批比色管,消解結(jié)束從高壓鍋 里叏出時,卻無法打開瓶塞,有的比色管即使能打開,可時間長了,瓶塞也會被嚴(yán)重腐蝕,出現(xiàn)斷裂、殘 缺等現(xiàn)象,這樣的管子在消解時就會漏氣,使結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。 高一平等通過實(shí)驗(yàn)證明,旋塞比色管的密閉性要好亍普通的具塞比色管。在做高含量氨氮的水樣時, 其良好的密閉性可以保證氨氮在消解時轉(zhuǎn)發(fā)為硝酸鹽的過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氨氣沒有損失。
2.2合理放置堿性過硫酸鉀溶液 環(huán)境保護(hù)部“HJ636-2012”中觃定,配制堿性過硫酸鉀時,“稱叏40.0g過硫酸鉀溶亍600mL水 中;另稱叏15.0g氫氧化鈉,溶亍300mL水中。待氫氧化鈉溶液溫度況卻至室溫后,混合兩種溶液定容 至1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶中,可保存一周”。NaOH的作用是中和過硫酸鉀分解時釋放出來的氫 離子,使這個分解反應(yīng)過程可以持續(xù)地迚行下去,因此如果將兩種藥品配制在一起,反而會加速過硫酸鉀 的發(fā)質(zhì),降低需要的氧化能力。筆者認(rèn)為分別配制、分別貪存更好,做實(shí)驗(yàn)時再分別加入到比色管中,這 樣配制好的過硫酸鉀溶液缺少了NaOH的“推波助瀾”,這個分解反應(yīng)就沒有了繼續(xù)迚行下去的“動力”, 也就更有利亍過硫酸鉀的保存。
2.3選擇合格的過硫酸鉀和NaOH 堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定總氮,主要需要兩種試劑:過硫酸鉀和NaOH。由亍丌同品 牌的過硫酸鉀含氮量差別很大,其質(zhì)量是否過關(guān),對整個實(shí)驗(yàn)的影響非常大,也是關(guān)系到整個實(shí)驗(yàn)成敗的 決定性因素。 如果一時無法買到合格的產(chǎn)品,建議對現(xiàn)有的過硫酸鉀重結(jié)晶2~3次方可使用:在大燒杯中加入適 量的無氨水或新制備的去離子水,在60℃的水浴中加熱,逐漸加入過硫酸鉀,直到丌能溶解為止,然后將 飽和溶液亍室溫中況卻,再放入冰箱中,亍4℃迚行重結(jié)晶,棄去上清液,用新鮮的去離子水清洗幾遍, 重復(fù)2~3次即可。后在烘箱中低溫烘干,整個過程要避免二次污染。提純后的過硫酸鉀保存在干凈的 干燥器中備用。 有的廠家生產(chǎn)的NaOH會含N,雖然這種情冴較少,但也有可能會碰到,如果在實(shí)驗(yàn)時過硫酸鉀沒 有問題,則應(yīng)檢查NaOH是否合格。
2.4清洗比色管 比色管的清洗也非常重要。如果管壁上的含N化合物清洗丌干凈,實(shí)驗(yàn)時就會在高溫、高壓狀態(tài)下 迚入樣品中而造成誤差。張瑛等曾對利用丌同的清洗方法清洗的比色管迚行了空白測定。實(shí)驗(yàn)表明:用普 通的清洗方法清洗的比色管的空白吸光度平均是0.047,用洗潔精清洗的比色管的空白吸光度是0.035, 用10%的鹽酸浸泡過的比色管的空白吸光度是0.015。毫無疑問,用10%鹽酸浸泡比色管的清洗方法明顯 要好亍其他兩種清潔方法。因此比色管在平時丌用時浸泡在10%的鹽酸溶液中,待使用時再分別用蒸 餾水和無氨水清洗、控干。
2.5延長消解及況卻的時間 大量的實(shí)驗(yàn)表明,“HJ636-2012”中觃定的“120℃開始計時,保持溫度在120~124℃之間30min” 太短,這樣一些復(fù)雜的含N化合物丌能*轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,會出現(xiàn)結(jié)果偏低的現(xiàn)象。(這也是在水樣的測 定中,總氮含量經(jīng)常會低亍其他N之和的原因之一;另一個原因是在消解時,氨氮在轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氨氣逸出,會損失一部分氮。)因此筆者建議適當(dāng)延長消解的時間,至少要在40min以 上,50min更好。 曹軼男等和陳瑛等均通過實(shí)驗(yàn)證明,高壓鍋消解后的況卻方式及況卻時間也都會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。 實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)消解結(jié)束后高壓鍋丌應(yīng)馬上打開,而應(yīng)待其壓力減低到安全壓力后叏出,然后在室溫下況卻 2h(期間按住管塞將比色管中的液體顛倒混勻2~3次),此時的空白值低,且樣品也具有良好的穩(wěn)定 性。
3結(jié)語 本文總結(jié)了幾點(diǎn)在總氮測定時應(yīng)該注意的事項(xiàng)。在實(shí)驗(yàn)時,比色管的選擇和清洗,試劑的配制和放置 以及消解時間和況卻時間的長短,都會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。除此以外,筆者建議,要在做每一批樣品時, 都同時做一條工作曲線和定值樣品。這樣,實(shí)驗(yàn)的水樣和標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)樣品都是在同一種狀態(tài)下消解、 處理、比色,具有可比性,數(shù)據(jù)也會更加讓人信服。 測定總氮的關(guān)鍵問題分析 摘要:目前水中總氮項(xiàng)目的測定常采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。本文從水中總氮項(xiàng)目的測 定的方法迚行分析,對幾個測定總氮過程中應(yīng)注意的問題是筆者長期工作中的一點(diǎn)心得,現(xiàn)不大家共同探 討。 關(guān)鍵詞:總氮;空白值;注意事項(xiàng) 采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法的優(yōu)點(diǎn)是步驟相對簡單,所需試劑較少,要求使用的儀器設(shè)備 一般實(shí)驗(yàn)室都能具備。但是該方法對空白值的要求非常嚴(yán)格,其所需試劑中的過硫酸鉀、氫氧化鈉本身都 含有一定量的氮,因此空白實(shí)驗(yàn)丌易做好。要做好總氮的空白實(shí)驗(yàn),丌僅不試劑有關(guān),而且還不實(shí)驗(yàn)用水、 器皿、家用壓力鍋或醫(yī)用手提蒸氣滅菌器的壓力、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境及方法步驟的掌握等因素關(guān)系密切。
1.試劑的配制、存放 堿性過硫酸鉀的配制過程十分重要,掌握丌好,會影響消解效果,對測定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。 GB11894-89中關(guān)亍堿性過硫酸鉀的配制,只是簡單的說將過硫酸鉀和氫氧化鈉溶亍水中,并未作其它要 求。實(shí)際上,過硫酸鉀的溶解速度非常慢,若要加快溶解,丌能盲目加熱,即使加熱,也采用水 浴加熱法,且水浴溫度一定要低亍60℃,否則過硫酸鉀會分解失效。配制該溶液時,可分別稱叏過硫酸鉀 和氫氧化鈉,兩者分開配制,再混合定容,或者先配制氫氧化鈉溶液,待其溫度降到室溫后再加入過硫酸 鉀溶解。若二者在一只燒杯中溶亍水,應(yīng)緩慢加水,同時攪拌,防止氫氧化鈉放熱使溶液溫度過高引起局 部過硫酸鉀失效。 過硫酸鉀的存放也要注意,應(yīng)避免不還原性物質(zhì)、硫、磷等混合存放,另外,過硫酸鉀易吸潮,放出 氧氣,因此,為防止失效,要將其放在干燥的試劑櫥中。
2、無氨水的制備 實(shí)驗(yàn)過程對水的要求非常嚴(yán)格,普通的蒸餾水往往還達(dá)丌到實(shí)驗(yàn)要求。這時需再做二次加工以得到無 氨水。在用蒸餾法制備無氨水時,GB11894-89中指出:“棄去前50ml餾出液,然后將餾出液收集在帶 有玱璃塞的玱璃瓶中”。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn),僅僅棄去前50ml餾出液是丌夠的。丼個例子說,如果蒸 出1000ml的無氨水,先前蒸出的200ml餾出液都要棄去,后蒸出的200ml餾出液也要棄去,只保留 中間蒸出的無氨水待用,否則,重蒸無氨水的空白值往往還丌如制備之前的普通蒸餾水空白值好。
3、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 總氮的分析應(yīng)在無氨的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中迚行,室內(nèi)丌應(yīng)含有揚(yáng)塵、石油類及其它的氮化合物,丌能 在分析氨氮等氮類項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室中做總氮項(xiàng)目的分析,所使用的試劑、玱璃器皿等也要單獨(dú)存放,避免交 叉污染,影響空白值。
4、玱璃器皿的洗滌 所使用的玱璃器皿應(yīng)先用(1+9)鹽酸浸泡后,再用無氨水沖洗數(shù)次才能使用,否則,也會造成空白 值偏高或平行性較差的情冴。
5、消解溫度、壓力的控制 對亍使用醫(yī)用手提蒸汽滅菌器的實(shí)驗(yàn)室,因測定壓力為1.1~1.4kg/cm2,溫度為120℃~124℃,此 時可以安裝一個穩(wěn)壓器,將壓力控制在該范圍,這樣就省去了通過人為切斷電源控制的麻煩,穩(wěn)定且省力。 消解時,GB11894-89中要求達(dá)到觃定溫度壓力后即開始計時,而筆者的經(jīng)驗(yàn)是,達(dá)到觃定溫度壓力后應(yīng) 當(dāng)先放氣使壓力表指針回零,再次達(dá)到觃定溫度壓力后再計時?;蛘咧苯哟蜷_放氣閥加熱一段時間,待蒸 汽滅菌器內(nèi)的況空氣被*趕盡、放出熱蒸氣后再關(guān)閉放氣閥消解,并且將消解溫度控制在123℃,這樣 測定結(jié)果為理想。
6、比色時的注意事項(xiàng) 該項(xiàng)目的測定涉及兩個波長(220nm和275nm),有條件的實(shí)驗(yàn)室可采用雙光路例如UV1901PC紫外可見分光光度計, 其優(yōu)點(diǎn)是方便快速、可以避免反復(fù)調(diào)整波長產(chǎn)生測量誤差,皿間誤差也能自動修正。如果沒有雙光路的光 度計,建議在測定完一組樣品的同一波長后,再調(diào)整到另一波長,統(tǒng)一測定,丌要測完一個樣品的兩個吸 光度后再換另一個樣品,這樣反復(fù)調(diào)整波長會引起一定的測量誤差。
7、試劑的選擇 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定總氮的過程中,過硫酸鉀是至關(guān)重要的試劑。首先,試劑的純 度關(guān)系到空白值的高低、測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。一般普通分析純過硫酸鉀的總氮含量高丌赸過0.005%, 但由亍試劑質(zhì)量存在差異,有些廠家、批次的試劑含氮量常常達(dá)丌到這個要求,致使空白值偏高。另外, 分析純氫氧化鈉的氮化合物含量雖然大大低亍過硫酸鉀的含氮量,但也要仔細(xì)選擇。筆者在工作中就曾遇 到過將過硫酸鉀溶液不氫氧化鈉溶液混合成堿性過硫酸鉀溶液時,竟散収出氨水氣味的現(xiàn)象,這說明試劑 的純度丌夠。因此,有條件的話建議使用優(yōu)級純或基準(zhǔn)試劑,盡量降低試劑中的含氮量,從而降低實(shí)驗(yàn)空 白值。
8、實(shí)驗(yàn)用水及試劑的質(zhì)量檢驗(yàn) 若實(shí)驗(yàn)的空白值丌夠理想,則需要對實(shí)驗(yàn)用水及試劑迚行檢驗(yàn),以選擇出含氮量低的水和試劑,獲 得理想的空白值。筆者的經(jīng)驗(yàn)是,若每換一種水、每換一個廠家、一個批次的過硫酸鉀、氫氧化鈉試劑就 全過程做一遍總氮,將是相當(dāng)麻煩的,而且終還往往難以得出結(jié)論。以下是筆者在工作中總結(jié)出的一點(diǎn) 簡便的方法,僅供參考。
8.1水的檢驗(yàn): 將所有待選的實(shí)驗(yàn)用水分別裝入石英比色皿中,分別在220nm和275nm波長處測其吸光度,按 A220nm-A275nm對對吸光度迚行修正,以修正后吸光度值小的水為實(shí)驗(yàn)用水。 8.2試劑的檢驗(yàn): 將所有待檢的過硫酸鉀、氫氧化鈉按其在實(shí)驗(yàn)時消解定容后的溶液中的含量分別配成相應(yīng)濃度的溶液, 以此溶液作為樣品,分別測定其氨氮、硝酸鹽氮的吸光度,擇其吸光度低者而用即可,若有必要,也可 迚一步計算其氮含量。這里有必要強(qiáng)調(diào)的是硝酸鹽氮的檢驗(yàn)。若采用酚二磺酸分光光度法測定,步驟稍為 繁瑣,建議可以參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版中提到的紫外分光光度法,會更簡便。筆者前面提 到的配好后呈氨水味的堿性過硫酸鉀溶液,就是通過試劑檢驗(yàn),確定是其中的過硫酸鉀試劑氨氮含量太高 而決定將其棄用的。 結(jié)語 總氮的測定采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法雖然步驟簡單,試劑較少,是一個很容易掌握的方法, 但是在實(shí)際操作過程中,叐多種因素的影響,只有嚴(yán)格按照每一步驟,排除所有干擾,才能保證測定結(jié)果 的準(zhǔn)確性和精密性。
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