納氏試劑的配制方法及改進(jìn)效果

張春紅，王 鵬，蔡足根

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，湖北 武漢 430034；2.湖北省地質(zhì)實驗測試中心，湖北 武漢 430034)

天然水中的氨氮，主要是含有蛋白質(zhì)的動植物受水中微生物的分解產(chǎn)生，自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮(NO3)為主，氨氮是以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮也叫水合氨、非離子氨。地下水中無氧存在時，氨為最終產(chǎn)物；當(dāng)有足夠的氧存在時，在微生物的作用下銨離子可被氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物。氨氮含量較高時對魚類及水生生物有毒害作用。所以氨氮是水環(huán)境檢測項目中主要指標(biāo)。測定氨氮的方法有很多：比色法、氨氣敏電極法、離子色譜法等，其中納氏試劑分光光度法是經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，普遍用于各種國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中[1-6]。但是納氏試劑的配制方法中使用劇毒二氯化汞的量稍微過剩，并且很容易出現(xiàn)配出來的試劑不顯色及時間一長容器中大量晶體析出現(xiàn)象。本文針對這兩個現(xiàn)象對納氏試劑的配制方法及比例進(jìn)行了研究，得出最佳配比，解決了納氏試劑不顯色及大量析出晶體的現(xiàn)象。同時二氯化汞作為劇毒物質(zhì)，減少其用量可以大大地降低環(huán)境污染及汞對人體的傷害。

1 實驗部分

1.1 原理

納氏試劑檢測氨氮的基本原理為：銨離子能與碘化汞鉀的堿性溶液反應(yīng)，依銨離子濃度大小形成淡黃色到褐色的絡(luò)合物，而進(jìn)行比色。如果銨離子含量很高時則生成紅褐色沉淀[7]。

[Hg2O·NH2]I+7KI+2H2O

1.2 儀器與試劑

①本法使用的純水均為市售純水器現(xiàn)用現(xiàn)制。②酒石酸鉀鈉溶液濃度500 g/L：稱取50 g酒石酸鉀鈉(KNaC4H6O6·4H2O)，溶于100 mL純水中，加熱煮沸至不含氮為止，冷卻后再用純水補(bǔ)至100 mL。當(dāng)酒石酸鉀鈉中銨鹽含量較高時，此時光煮沸不能完全去除氨，要加入少量氫氧化鈉溶液，煮沸蒸發(fā)掉原體積的20%～30%，冷卻后用無氨水稀釋至原體積。③二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀(HgCl2-KI-KOH)納氏試劑標(biāo)準(zhǔn)方法：稱取15.0 g氫氧化鉀溶于50 mL純水中，冷卻至室溫。稱取5.0 g碘化鉀溶于5 mL純水中，在攪拌下，將2.50 g二氯化汞粉末分多次加入碘化鉀溶液中，直到溶液呈深黃色或出現(xiàn)淡紅色沉淀溶解緩慢時，充分?jǐn)嚢杌旌?，并改為滴加二氯化汞飽和溶液，?dāng)出現(xiàn)少量朱紅色沉淀不再溶解時，停止滴加。攪拌的同時將冷的氫氧化鉀溶液緩慢加入到上述二氯化汞和碘化鉀混合溶液中。并稀釋至100 mL，于暗處靜置24 h，傾出上層清液儲于聚乙烯瓶中，用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋好[8]。④氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲備液濃度1.00 mg/mL：將氯化銨置于烘箱內(nèi)，在105 ℃烘干1 h，冷卻后稱取3.819 0 g。溶于純水中并定容至1 000 mL。⑤氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度10.00 μg/mL：吸取5.00 mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)儲備液④，用純水定容至500 mL，現(xiàn)用現(xiàn)配。⑥氨氮標(biāo)準(zhǔn)管理樣濃度10.00 μg/mL：取購買有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度1.00 mg/mL，5.00 mL用純水稀釋至500 mL。⑦已知濃度的某地下水樣品1。⑧7230G分光光度計。⑨本法使用試劑均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.3 實驗步驟

1.3.1校準(zhǔn)曲線

①取50 mL比色8支，分別加入氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液1.2中⑤的0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，用純水稀釋至50 mL。②向標(biāo)準(zhǔn)溶液管中分別加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長下，用1 cm比色皿，用純水作參比，測定吸光度。

1.3.2樣品測定

①取50 mL同批次比色管1支，加入10 mL管理樣，用純水稀釋至50 mL，加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長下，用1 cm比色皿，測定吸光度。②取50 mL同批次比色管1支，取50 mL樣品1，加入1.0 mL酒石酸鉀鈉溶液混勻，加1.0 mL納氏試劑混勻后放置10 min，于420 nm波長下，用1 cm比色皿，測定吸光度。

1.3.3空白試驗

用水代替水樣，按與樣品相同的步驟進(jìn)行前處理和測定。

2 結(jié)果與討論

水中氨氮質(zhì)量濃度按照以下式子計算：

式中：ρN，水中氨氮的質(zhì)量濃度以N計，mg/L；As，水樣的吸光度；Ab，空白的吸光度；a，校準(zhǔn)曲線的截距；b，校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的斜率；V，水樣體積，mL。

2.1 設(shè)定試劑配比

根據(jù)納氏試劑反應(yīng)公式計算，二氯化汞和碘化鉀的理論比為2.1∶5.0，越接近理論值時，納氏試劑的反應(yīng)越靈敏。因此設(shè)定以下試劑配比表進(jìn)行配制，見表1。

表1 二氯化汞與碘化鉀配比表 g

2.2 配比顯色情況

根據(jù)表1配比安排實驗室檢測人員甲、乙、丙進(jìn)行配制，見表2。

表2 人員配制顯色情況

從表2可知，很多配比均會出現(xiàn)納氏試劑不顯色現(xiàn)象，并且顯色后放置會產(chǎn)生大量的沉淀。二氯化汞為劇毒試劑稱取越少越好，但是基于試劑穩(wěn)定性考慮，由此選定2.1∶5為最佳配比。

2.3 不同配比下的標(biāo)準(zhǔn)曲線及管理樣

根據(jù)表1中配比表進(jìn)行配制納氏試劑并且作標(biāo)準(zhǔn)曲線，曲線圖見圖1，數(shù)據(jù)見表3。

圖1 不同配制比例納氏試劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

表3 不同配制比例納氏試劑的吸光度數(shù)值

由表3和圖1可以看出，任意配制比例的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性都達(dá)到0.999以上，并且管理樣、隨檢樣也在允許限范圍內(nèi)。由此可見，配制比例為2.1∶5時可以滿足實驗要求。

3 結(jié)語與討論

由以上實驗可以得出，當(dāng)試劑配制比例從2.5∶5調(diào)低至2.1∶5時，納氏試劑顯色效果沒有影響。基于對環(huán)境的保護(hù)和工作人員身體的保護(hù)，可以選用二氯化汞用量少的方法。一般地下水中氨氮含量很低可以直接取樣進(jìn)行測定。顯色的溫度最好在20 ℃左右進(jìn)行。溫度太低，顯色的時間會大大延長并且容易變渾濁。測定過程中周圍環(huán)境必須要沒有氨味存在。水樣硬度很大時，溶液會出現(xiàn)大量白色沉淀，可增加酒石酸鉀鈉溶液的用量。如果水樣中有大量的鐵、鋁、鈣、鎂及硫化物時，樣品顯色后顏色會失真或者渾濁，要經(jīng)過蒸餾后測定。