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水质总氮测定详细操作指南

2025-10-30 16:27:12 共享平台

本指南基于HJ 636-2012《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》标准编写,提供更详细的操作过程。该标准适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中总氮的测定,使用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。样品体积为10ml时,检出限为0.05mg/L,测定下限为0.20mg/L,上限为7.00mg/L(以N计)。操作前请确保遵守实验室安全规范,使用合格试剂和仪器,操作需在通风橱中进行,注意高温、化学品腐蚀和氨污染。
1. 方法原理
在碱性介质中,使用过硫酸钾将样品中的各种含氮化合物氧化转化为硝酸盐。在120–124°C条件下消解30min。随后,在紫外分光光度计上测定220nm(A220)和275nm(A275)处的吸光度,计算校正吸光度A=A220- 2A275。总氮含量(以N计)与校正吸光度A成正比。
 2. 干扰及消除
样品中碘化物含量≥总氮的2.2倍,或溴化物含量≥总氮的3.4倍时,会产生正干扰。
六价铬(Cr(VI))和三价铁(Fe(III))离子也会干扰,可通过加入1–2 ml的5%盐酸羟胺溶液(NH2OH·HCl)消除。
有机物可能干扰吸光度测定,使用双波长校正可部分消除。
若样品浑浊或有色,需过滤、离心或稀释处理。
3. 试剂和材料
所有试剂需符合国家标准,氮含量<0.0005%。实验用水为无氨水。试剂配制需使用无氨水,并在聚乙烯瓶或具塞玻璃瓶中储存。
无氨水:每升蒸馏水中加入0.10ml浓硫酸(ρ=1.84 g/ml),蒸馏收集馏出液于具塞玻璃容器中。或使用新鲜去离子水,确保无氨污染。
氢氧化钠(NaOH):分析纯,固体。
过硫酸钾(K2S2O8):分析纯,固体。
硝酸钾(KNO3):基准或优级纯,烘干后使用。
浓盐酸(ρ=1.19 g/ml):分析纯。
浓硫酸(ρ=1.84 g/ml):分析纯。
盐酸溶液(1+9):取10 ml浓盐酸,加水稀释至100 ml。
硫酸溶液(1+35):取10 ml浓硫酸,缓慢加入350 ml水中,冷却后定容至360 ml。
氢氧化钠溶液(200g/L):称取20.0gNaOH,溶解于100ml无氨水中。
氢氧化钠溶液(20g/L):取上述200g/L溶液10ml,加水稀释至100ml。
碱性过硫酸钾溶液:称取40.0g K2S2O8,溶解于600ml无氨水中(可加热至50°C辅助溶解)。另称取15.0g NaOH,溶解于300ml无氨水中。冷却后混合两溶液,加水定容至1000ml。聚乙烯瓶储存,一周内有效。若溶液浑浊,需重新配制。
硝酸钾标准储备液(ρ(N)=100mg/L):称取0.7218gKNO3(105°C烘干2 h),溶解于1000ml无氨水中,加1–2ml氯仿作为防腐剂,0–10°C避光储存,稳定6个月。
硝酸钾标准使用液(ρ(N)=10.0mg/L):取10.00ml储备液,加水稀释至100ml,现用现配。
盐酸羟胺溶液(50g/L)(用于干扰消除):称取5.0g NH2OH·HCl,溶解于100ml水中。
4. 仪器和设备
紫外分光光度计:带1cm(10mm)石英比色皿,波长范围至少覆盖220–275 nm。
高压蒸汽灭菌器或高压锅:可控制温度120–124°C,带有安全阀。
分析天平:感量0.0001g。
其他:具塞磨口玻璃比色管(25ml)、移液管(精度0.01ml)、容量瓶、纱布、线绳、试管架等。所有玻璃器具需专用,避免氨污染,先用稀酸洗涤,再用水冲洗。
5. 样品采集与保存
按照HJ 91.1、HJ91.2、HJ164相关规定采集样品;样品体积至少采集100 ml,将采集好的样品贮存在聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶中,用浓硫酸调节pH值至1~2,常温下可保存7d。若样品浑浊,需静置且使用便携式离心机离心(2000 r/min,3min)处理。
 6. 分析程序
操作需由专业人员执行,全过程避免氨污染,使用专用器具。以下步骤包括校准曲线绘制、样品测定和空白试验。每个批次测定需同时进行空白和标准样。
6.1 校准曲线的绘制
(1)准备标准系列:分别移取0.00ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、3.00ml和7.00ml硝酸钾标准使用液(ρ(N)=10.0mg/L)于6个25 ml具塞磨口玻璃比色管中。对应的总氮含量(以N计)分别为0.00μg、2.00μg、5.00μg、10.0μg、30.0μg和70.0 μg。
(2)加水稀释:每个管中加无氨水稀释至10.00ml。
(3)加入试剂:每个管中加入5.00ml碱性过硫酸钾溶液,摇匀。若样品有干扰,加入1.0–2.0ml盐酸羟胺溶液(50g/L)。
(4)密封管子:塞紧管塞,用纱布和线绳扎紧管口,以防高压下弹出。
(5)消解:将比色管置于高压蒸汽灭菌器中。加热至顶压阀吹气,关闭阀门,继续加热至温度达120°C,开始计时。保持温度在120–124°C之间,消解30 min。消解过程中监控温度,避免超过124°C导致氮损失。
(6)冷却:消解结束后,自然冷却至室温,开阀放气。移去外盖,取出比色管。按住管塞,将管中液体颠倒混匀2–3次。若管口或管塞破裂,废弃并重新操作。
(7) 酸化:每个管中加入1.0ml盐酸溶液(1+9),摇匀。
(8)定容:加无氨水稀释至25ml标线,盖塞混匀,静置10min。
(9)测定吸光度:使用10mm石英比色皿,以无氨水作参比溶液。在紫外分光光度计上,分别测定波长220nm和275nm处的吸光度(A220和A275)。仪器预热30min,确保稳定。
(10)计算校正吸光度:
零浓度(空白)校正吸光度Ab = Ab220 - 2Ab275。
标准溶液校正吸光度As = As220 - 2As275。
差值Ar = As - Ab。
(11) 绘制曲线:以总氮含量(μg)为横坐标,Ar为纵坐标,绘制校准曲线。求得线性回归方程:Ar = k × m + b,其中m为总氮含量(μg),k为斜率,b为截距。相关系数r应≥0.999。
6.2 样品测定
(1) 取样:移取10.00ml样品(若浓度高,减少体积并加水至10.00 ml)于25ml具塞磨口玻璃比色管中。
(2)按照6.1的步骤3–10进行:加入试剂、密封、消解、冷却、酸化、定容、测定吸光度。
(3)计算校正吸光度A = A220 - 2A275。
6.3 空白试验
用10.00 ml无氨水代替样品,按照6.2步骤进行。全过程至少做3个平行空白,计算平均Ab。
7. 结果计算
总氮浓度ρ(TN, mg/L)计算公式:
ρ(TN) = (A - Ab) / k × (V / V0) / 1000  
其中:
A:样品校正吸光度。
Ab:空白校正吸光度。
 k:校准曲线斜率。
V:定容体积(ml,通常25ml)。
V0:样品体积(ml,通常10ml)。
当测定结果小于1.00mg/L时,保留到小数点后两位;大于等于1.00mg/L时,保留三位有效数字。若稀释,乘以稀释倍数。
 8. 质量保证和质量控制

校准曲线的相关系数r应大于等于0.999。

每批样品应至少做一个空白试验,空白试验的校正吸光度A应小于0.030。超过该值时应检查实验用水、试剂(主要是氢氧化钠和过硫酸钾)纯度、器皿和高压蒸汽灭菌器的污染状况。

精密度:每批样品应至少测定10%的平行双样,样品数量少于10时,应至少测定一个平行双样。当样品总氮含量≤1.00mg/L时,测定结果相对偏差应≤10%;当样品总氮含量>1.00mg/L时,测定结果相对偏差应5%。测定结果以平行双样的平均值报出。

每批样品应测定一个校准曲线中间点浓度的标准溶液,其测定结果与校准曲线该点浓度的相对误差应≤10%。否则,需重新绘制校准曲线。

准确度:每批样品应至少测定10%的加标样品,样品数量少于10时,应至少测定一个加标样品,加标回收率应在90%~110%之间。 

9. 注意事项
全过程避免氨污染:使用专用器具,操作在无氨环境中。
消解温度严格控制:120–124°C,时间30 min。过高或过低影响转化率。
若样品浓度超出范围(>7 mg/L),稀释重测。
仪器校准:每日检查紫外分光光度计零点和稳定性。
废弃物处理:按环保要求,中和后排放。

实验所用的器皿和高压蒸汽灭菌器等均应无氮污染。实验中所用的玻璃器血应用盐酸溶液或硫酸溶液浸泡,用自来水冲洗后再用无氨水冲洗数次,洗净后立即使用。高压蒸汽灭菌器应每周清洗。

在碱性过硫酸钾溶液配制过程中,温度过高会导致过硫酸钾分解失效,因此要控制水浴温度在60℃以下,而且应待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后,再将其与过硫酸钾溶液混合、定容。

使用高压蒸汽灭菌器时,应定期检定压力表,并检查橡胶密封圈密封情况,避免因漏气而减压。



转自:环保守望者


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