氮、磷化合物測定（一）
發布時間：2017-07-22
1、引導問題
排水中的氨主要來自新陳代謝和工業的加工處理，水中的氨是水可能受細菌、污水和動物排泄物污染的指示劑，而且能轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，魚類對水中的氨比較敏感，當氨氮(ammonia-nitrogen)濃度高時會導致魚類死亡。近年來，氨氮是水主要污染物之一，通過污水處理和檢驗，控制其排放具有重要意義。
2、方案描述
氨氮常用分光光度法測定，有些污水處理廠已實現了氨氮在線檢測。
碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應生成淡紅棕色膠態化合物，此顏色在410～425nm較寬波長范圍內有強烈吸收，吸光度與氨濃度成正比，通過測量吸光度，制作校準曲線確定氨的濃度，能與被測物質生成有色化合物的試劑稱為顯色劑，生成有色化合物的反應稱為顯色反應。
水樣帶色或渾濁以及含其他一些干擾物質，影響氨氮的測定。為此，在分析時需做適當的預處理。對較清潔的水，可采用絮凝沉淀法，加適量的硫酸鋅于水樣中，并加氫氧化鈉使呈堿性，生成氫氧化鋅沉淀，再經過濾除去顏色和渾濁等。對污染嚴重的水，則用蒸餾法消除干擾，調節水樣的pH6.O～7.6，加入適量氧化鎂使呈微堿性，蒸餾釋放出的氨被吸收于硼酸溶液中。自動在線測定系統往往使用濾膜過濾法去除干擾。水中常見的鈣、鎂、鐵等離子能在測定過程中生成沉淀，可加入酒石酸鉀鈉掩蔽。
3、方案實施
【納氏試劑法】
(1)試劑
本法所有試劑均需用不含氨的純水配制，無氨水可用下面兩種方法制備。
蒸餾法制備無氨水：每升蒸餾水中加O.1mL硫酸(p20=1.84g／mL)，在全玻璃蒸餾器中重蒸餾，棄去50mL初餾液，接取其余餾出液于具塞磨口瓶，密塞保存。每升餾出液加10g強酸型陽離子交換樹脂，進一步交換銨離子除銨(酸性溶液中，NH3轉化為NH4+)。
離子交換法制備無氨水：使蒸餾水通過強酸型陽離子交換樹脂柱，將餾出液收集在帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶內，每升餾出液加10g同樣的樹脂，以利用于保存，電導率≤0.7μS/cm。
輕質氧化鎂：將氧化鎂在500℃下加熱，以除去碳酸鹽。
溴百里酚藍指示液(0.5g/L)；氫氧化鈉溶液(40g/L、250g/L)；防沫劑，mool/L鹽酸溶液。
硼酸吸收溶液(20g/L)：稱取20g硼酸溶于水，稀釋至1L。
硫酸鋅溶液(100g/L)：稱取10g硫酸鋅(ZnSO4·7H20)，溶于少量純水中，并稀釋至100mL。
酒石酸鉀鈉溶液(500g/L)：稱取50g酒石酸鉀鈉溶于100mL純水中，加熱煮沸至不含氨為止，冷卻后再用純水補充至100mL。
納氏試劑：稱取16g氫氧化鈉，溶于50mL水中，充分冷卻至室溫。另稱取7g碘化鉀和10g碘化汞(HgI2)溶于水，然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至100mL，貯于聚乙烯瓶中，密塞保存。
注：配制試劑時應注意勿使碘化鉀過剩，過量的碘離子將影響有色絡合物的生成，使顏色變淺。貯存已久的納氏試劑，使用前應先用已知量的氨氮標準溶液顯色，并核對吸光度，加入試劑后2h內不得出現渾濁，否則應重新配制。
(2)儀器
全玻璃蒸餾器；具塞比色管(50mL)；分光光度計。
Odysseyr DR/2500分光光度計光路見圖1—23，其結構如下。
① 鎢燈(W)、UV燈(UV)、3個LED燈(D1／D2／D3)光源。
②斬光器(BS)將50％的光線送到樣器光路，將另50％的光線送到參比光路。參比光路確保實驗結果穩定、重復、準確。
③經過樣品(CV)的光線由棱鏡(L4和L5)聚焦。
④光導纖維(F1和F2)分別將參比光束和樣器光束傳輸至分光計人口狹縫。
⑤參比光束與樣品光束以不同的角度從入口狹縫(S)進入到分光計中。
⑥參比光束與樣品光束在分光計內由固定光柵(G)衍射，以減小內部反射。
⑦陣列式樣品及參比固體半導體檢測器(DT)，分別檢測樣品光線及參比光線，并將其轉換成數字信號，這項技術與高級數碼相機采用的技術相同，可以通過顯示屏幕看到以數字形式表示的實驗結果。
DR/2500波長范圍365～880nm，DR/4000VIS波長范圍320～1100nm，DR/4000 UV-VIS紫外可見光分光光度計波長范圍190～1100nm(圖1—24)。使用波長掃描功能，可以在所需要的波長范圍測量樣品的吸收譜圖或透射率譜圖。利用光標導航模式查看掃描細節，跟蹤整個掃描譜帶。放大功能查看詳細數據，可以在掃描譜圖中快速定位峰值或峰谷。儀器根據被測參數，自動選擇正確波長，保證波長精度為±1nm，減少人為誤差。多波長分析可以同時在多達4個不同波長下測量樣品的濃度、吸光度、透射率。軟件根據用戶選樣的方式，計算并顯示復合多波長測量結果。
時間掃描程序可以在用戶定義的時問間隔內，測量樣品在單波長下的吸光度譜圖或透射率譜圖，以便確定樣品顏色形成的速度、樣品的穩定性、樣品的衰竭周期等。
(3)水樣保存
水樣中氨氮不穩定，采樣時每升水樣加O.8mL硫酸(p20=1.84mg／L)，4℃保存并盡快分析。
注：對于直接測定的水樣。加硫酸固定時注意酸的用量。一般水樣，每升加0.8mL硫酸已足夠，堿度大的水樣可適當增加，應注意勿使過量，以免使加顯色劑后pH值不能控制在10.5～11.5。
(4)水樣預處理
蒸餾：取250mL純水于全玻璃蒸餾器中(圖1-25)，加入0.25g輕質氧化鎂及數粒玻璃珠，加熱蒸餾，直至餾出液用納氏試劑檢不出氨為止，稍冷后傾出并棄去蒸餾瓶中殘液，量取250mL水樣(或取適量，加純水稀釋至250mL)于蒸餾瓶中，用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調節水樣至pH7左右。加入0.25g輕質氧化鎂和數粒玻璃珠立即連接氮球和冷凝管，導管下端插入吸收液液面下，加熱蒸餾，用250mL容量瓶為接收瓶，內裝50mL硼酸溶液作為吸收液，待蒸出150mL左右，使冷凝管末端離開液面，繼續蒸餾以清洗冷凝管，最后用純水稀釋至刻度，搖勻，供比色用。
混凝沉淀：取100mL水樣，加入1mL硫酸鋅溶液混勻，加入0.1～0.2mL氫氧化鈉溶液(250g/L)，至pHl0.5，靜置數分鐘，傾出上清液供比色用。經硫酸鋅和氫氧化鈉沉淀的水樣，靜置后一般均能澄清，如必須過濾時，應注意濾紙中的銨鹽對水樣的污染，必須預先用無氨純水將濾紙反復淋洗，至用納氏試劑檢查不出氨后再使用。
參考資料：實用水質檢驗技術
