基于不同因素對地表水中總氮測定空白值影響的探討

羅 芳 伍國榮 徐 慧 王 沖 張 琳

(岳麓區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，長沙 410013)

基于不同因素對地表水中總氮測定空白值影響的探討

羅 芳 伍國榮 徐 慧 王 沖 張 琳

(岳麓區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，長沙 410013)

實驗室在運用《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ 636-2012)測定水中總氮時，總會出現(xiàn)空白值偏高的狀況，本文就對空白值影響較大的兩個因素(堿性過硫酸鉀和實驗用水)進行了研究，結(jié)果表明：優(yōu)級純過硫酸鉀的空白值能達到國標要求，分析純過硫酸鉀的空白值高于0.030，進行重結(jié)晶兩次后空白值可達到要求，且制備的標準曲線相關系數(shù)能達到0.99996。根據(jù)市售價格，重結(jié)晶兩次后回收的分析純過硫酸鉀單價遠遠低于優(yōu)級純，性價比高。超純水的空白值能滿足實驗要求，但純水的空白值高于0.030，無法滿足要求。

總氮；過硫酸鉀；因素；空白值

國務院于2015年4月2日印發(fā)了《水污染防治計劃》(國發(fā)[2015]17號)。行動計劃中明確指出“整治城市黑臭水體”、“綜合考慮水環(huán)境質(zhì)量及達標情況等因素”，因此對各級政府來說，水污染防治迫在眉睫?？偟鳛楹?、水庫的重要營養(yǎng)狀態(tài)評價指標，是各級監(jiān)測機構(gòu)常規(guī)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的重要指標?？偟菢悠分腥芙鈶B(tài)氮及懸浮物中氮的總和，包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機銨鹽、溶解態(tài)氨及大部分有機含氮化合物中的氮[1]。

在日常實驗中，總氮的測定常常出現(xiàn)空白值偏高、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和標準曲線相關系數(shù)達不到要求的情況。有不少學者研究過影響總氮測定空白值的因素，李大鵬[2]驗證了硝酸根最大吸收峰波長能否作為總氮測定波長及不同波長對總氮測定結(jié)果的影響。葛超超[3]探討了比色管的密封性、玻璃器皿的洗滌、過硫酸鉀種類、消解時間和冷卻時間的影響。歐登龍[4]指出新配好的過硫酸鉀存放時間不宜超過3d，最好現(xiàn)配現(xiàn)用。尹靜章[5]得出4種不同水樣保存方式(常溫保存、4°保存、-20°保存、酸化保存)對測定結(jié)果影響不大。劉婉秋研究了水樣中酸堿度對總氮測定的影響[6]。

本文探討了兩種不同純度的過硫酸鉀對空白值的影響，在不影響實驗數(shù)據(jù)的前提下可選擇性價比較高的過硫酸鉀進行日常監(jiān)測分析，研究了過硫酸鉀的存放時間、水的種類等對空白值的影響，并提出對應的改進措施。

1 實驗原理

2012年6月1日開始實施的《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ 636-2012)取代原標準GB 11894-89。在120°～124°下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中的含氮化合物的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長220nm和275nm處，分別測定吸光度A220和A275，按公式1計算校正吸光度A，總氮(以N計)含量與校正吸光度A成正比[1]。

A=A220-A275

2 實驗部分

2.1 試劑和儀器

試劑：過硫酸鉀(AR國藥集團)、過硫酸鉀(GR天津市)、氫氧化鈉(優(yōu)級純 天津市)、(1+9)鹽酸、純水、超純水。

儀器：Cary60紫外分光光度計(安捷倫科技有限公司)、LDZM-40KCS立式壓力蒸汽滅菌鍋(上海申安醫(yī)療器械廠)、HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市榮華制造有限公司)、明澈TM-D24UV超純水機、METTLERTOLEDOME204萬分之一分析天平、ZWL-LS1-40純水機(湖南中沃水務環(huán)保科技有限公司)、DDSJ-308F電導率儀

2.2 實驗步驟

2.2.1 過硫酸鉀的純度

根據(jù)HJ636-2012要求，過硫酸鉀的純度要求含氮量<0.0005%。本文選取兩個廠家生產(chǎn)的兩種純度，且在有效期內(nèi)的過硫酸鉀，包裝盒上標明總氮量(N)≤0.005%，用超純水，消解溫度121°，消解時間30min進行實驗，結(jié)果如表1。結(jié)果顯示，廠家1生產(chǎn)的過硫酸鉀(AR)測定空白值，三個平行樣的校正吸光度均大于0.030，不符合HJ636-2012的要求，而廠家2生產(chǎn)的過硫酸鉀(GR)測定空白值，三個平行樣的校正吸光度均小于0.030，滿足實驗要求。

表1 過硫酸鉀純度對空白值的影響

考慮到廠家1生產(chǎn)的過硫酸鉀(AR)可能是由于雜質(zhì)含量較高，導致空白值偏高，于是用重結(jié)晶的方法對該物質(zhì)進行提純，周惜時[7]等人使用冰水浴進行過硫酸鉀重結(jié)晶，三次才能使得空白值的吸光度小于0.030。本文提純方法如下：在1L燒杯加入約800mL水，50℃水浴鍋加熱，然后逐漸加入過硫酸鉀，直至不能溶解為止。然后把完全溶解的飽和溶液放在室溫中自然冷卻，再放入4℃冰箱冷藏一夜，重結(jié)晶兩次，洗凈后倒掉上清液，然后放入50℃烘箱烘干即可。本次結(jié)晶約80克，回收了約20克，回收率為25%。根據(jù)市售價格，發(fā)現(xiàn)重結(jié)晶兩次的分析純過硫酸鉀既滿足國標對空白值的要求，也相對便宜，性價比較高，分析純和優(yōu)級純價格比見表3。

表2 重結(jié)晶兩次過硫酸鉀(AR)測定空白值

表3 不同純度過硫酸鉀價格對比

將廠家2生產(chǎn)的過硫酸鉀(GR)進行空白實驗，其他條件均按照國標要求，做出的標準工作曲線(相關系數(shù)R=0.99988)見圖1。

圖1 過硫酸鉀(GR)制備的標準曲線

將重結(jié)晶兩次的廠家1生產(chǎn)的過硫酸鉀(AR)進行空白實驗，其他條件均按照國標要求，實驗結(jié)果見表2，并且使用重結(jié)晶的過硫酸鉀試劑，可以做出符合要求的標準工作曲線(相關系數(shù)R=0.99996)，見圖2，相關性比廠家2生產(chǎn)的過硫酸鉀(GR)做出的標準工作曲線更好。

圖2 重結(jié)晶兩次過硫酸鉀(AR)制備的標準曲線

2.2.2 過硫酸鉀的保存時間

HJ 636-2012中標明，配制的過硫酸鉀溶液存放于聚乙烯瓶中，可保存一周。潘忠成[8]在《HJ 636-2012測定總氮時影響空白值因素分析》中通過實驗得出，在夏季溫度較高時(27-30℃)，存放時間不能超過3d，否則空白值就會大于0.030。本文研究過硫酸鉀的保存時間是在4月底-5月初，實驗室溫度為23°～25°，濕度為42%～75%，具體結(jié)果見表4，當保存時間超過7d后，空白值明顯增加，大于0.030，不符合HJ 636-2012對空白值的要求，因此過硫酸鉀的保存時間不能超過7d，這與丁靜[9]在《紫外可見分光光度法測定水中總氮影響因素的分析》一文中研究結(jié)果一致。后續(xù)筆者會繼續(xù)研究保存溫度不同時(超過27℃或冰箱4℃)，過硫酸鉀的保存時間對空白值的影響。

表4 過硫酸鉀保存時間對空白值的影響

2.2.3 實驗用水的種類

國標中規(guī)定，總氮的實驗用水需要無氨水，即每升水中加入0.10ml濃硫酸蒸餾，收集餾出液于具塞玻璃容器中，也可使用新制備的去離子水。丁興艷等人[10]研究了超純水和雙蒸水對總氮空白值的影響。本文研究了實驗室目前存在的兩種用水：一是ZWL-LS1-40純水機產(chǎn)出的純水；二是通過反滲透、核子級離子交換樹脂、高效除菌過濾器等處理的高品質(zhì)超純水(明澈TM-D24UV)。經(jīng)儀器測定，純水的電導率為7.81μs/cm，超純水的電導率為0.797μs/cm，由此可見，純水的雜質(zhì)含量遠遠高于超純水的雜質(zhì)含量，但超純水儀使用成本較高，本文用純水和超純水進行空白實驗，結(jié)果見表5，純水配制的過硫酸鉀空白值根本無法滿足國標要求，只能棄用。

表5 不同實驗用水對空白值的影響

3 結(jié) 論

(1)分析純的過硫酸鉀不能滿足總氮測定對空白值的要求，使空白值超過0.030，優(yōu)級純的過硫酸鉀完全滿足空白值的要求。

(2)將分析純的過硫酸鉀重結(jié)晶兩次后，空白值可以滿足國標要求，制備的標準曲線，相關系數(shù)為0.99996。通過市售價格對比，重結(jié)晶兩次的分析純過硫酸鉀雖然回收率只有25%，但是單價相較于優(yōu)級純還是便宜很多，具有可行性。

(3)在春季，實驗室溫度為23°～25°，濕度為42%-75%的外界環(huán)境下，過硫酸鉀常溫下能保存7d，實驗空白值均能達到要求，超過7d，空白值就大于0.030。

(4)實驗室純水的電導率為7.81μs/cm，超純水的電導率為0.797μs/cm，純水的雜質(zhì)含量明顯高于超純水，通過空白實驗得出，純水不適合作為總氮測定的實驗用水。

[1](HJ 636-2012)《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》[S].

[2]李大鵬，馮斌.堿性過硫酸鉀法總氮測定波長的研究[J].實驗室研究與探索，2016，35(1)：10-11.

[3]葛超超.水中總氮測定影響因素分析及解決方法探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016，16：209-302.

[4]歐登龍.過硫酸鉀對總氮測定的影響和優(yōu)化[J].廣東化工，2016，43(325)：266-267.

[5]尹靜章.水中總氮測定影響因素的探討[J].凈水技術，2016，35(6)：55-57.

[6]劉婉秋，沈秋瑩.水樣中酸堿度對總氮測定的影響初探[J].環(huán)境科學導刊(增刊)，2016，35(增)：200-203.

[7]周惜時，秦迎豐、劉麗，等.總氮測定中過硫酸鉀的影響[J].污染防治技術，2010，23(4)：110-112.

[8]潘忠成，李敏.HJ 636-2012測定總氮時影響空白值因素分析[J].環(huán)境工程，2016：126-129.

[9]丁靜，王一飛，王陽，等.紫外可見分光光度法測定水中總氮影響因素的分析[J].山東化工，2016，45(18)：65-68.

[10]丁興艷，洪林，羅德偉，等.水樣總氮測定影響因素探討[J].中國農(nóng)村水利水電，2009，(10)：12-14.

Discussion on the Influence of Different Factors on the Determination of Blank Value of Total Nitrogen in Surface Water

LUO Fang WU Guo rong XU Hui WANG Chong ZHANG Lin

(Yuelu District Environmental Monitoring Station，Changsha 410013)

Laboratory in the use of “water quality determination of basic potassium persulfate digestion ultraviolet spectrophotometry” (HJ 636-2012) determination of total nitrogen in water，there will always be a high value of the blank situation，through the collection of various types of literature，In this paper，two factors (alkaline potassium persulfate and experimental water) with large influence on blank values were studied.The results show that the blank value of the GR potassium persulfate experiment can meet the requirements of the national standard，and the AR potassium persulfate made the blank value is higher than 0.030，and the blank value can meet the requirements after twice recrystallization，and the correlation coefficient of the prepared standard curve can reach 0.99996.According to the commercial price，recrystallization after the analysis of the recovery of pure alkaline potassium persulfate unit price is far lower than the excellent grade，cost-effective.Ultra-pure water energy to meet the experimental value of the blank，but the pure water blank value is higher than 0.030，can not meet the requirements.

total nitrogen；potassium persulfate；factor；blank value

羅芳，碩士，工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測、生活工作廢水處理技術

羅芳，碩士，工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測、生活工作廢水處理技術

文獻格式：羅 芳 等.基于不同因素對地表水中總氮測定空白值影響的探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(4)：87-89.

X21

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1673-288X(2017)04-0087-03