水質(zhì)氨氮分析中渾濁問題處理方法的探討

李小燕，杜玉棟，張 浩，鄒紹鋒，常萬銀，張進(jìn)榮

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

氨氮是工業(yè)和城市廢水中一種主要的耗氧污染物，主要來自含氮有機(jī)物在微生物生化作用下的代謝產(chǎn)物及工業(yè)排放的廢水，可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，對(duì)魚類和某些水生生物有毒害，因此，水中氨氮是判斷和控制水體富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)，通過對(duì)水中氨氮含量的測(cè)定有助于評(píng)價(jià)水體被污染的狀況和自凈狀況[1-2]。

采用納氏試劑分光光度法分析氨氮含量會(huì)出現(xiàn)加完酒石酸鉀鈉溶液后產(chǎn)生渾濁的現(xiàn)象，致使顯色后嚴(yán)重干擾吸光度的測(cè)定，甚至無法測(cè)定，本文針對(duì)加完酒石酸鉀鈉溶液后水樣變渾濁的問題，主要研究了離心分離方法處理上述渾濁的問題，取得了良好的效果。

1 存在的問題

對(duì)于氨氮分析，目前寧夏石化公司采用納氏試劑分光光度法測(cè)定廢水中的氨氮含量，運(yùn)用該方法遇到的最大麻煩是渾濁問題，包括樣品渾濁或清澈水樣加入酒石酸鉀鈉溶液后產(chǎn)生渾濁，給氨氮含量測(cè)定結(jié)果帶來很大的誤差，給公司污染物的處理帶來一定的影響。

寧夏石化公司中間緩沖池和一循清凈廢水是清澈水樣，采回來的水樣按照HJ 535—2009《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》操作步驟對(duì)樣品未做任何前處理進(jìn)行樣品氨氮含量測(cè)定，加入酒石酸鉀鈉溶液后產(chǎn)生渾濁，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)見表1。

表1 樣品未做任何前處理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果

針對(duì)中間緩沖池、一循清凈廢水，按照HJ 535—2009《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》中絮凝沉淀的方法進(jìn)行前處理，在處理過程中發(fā)現(xiàn)樣品絮凝時(shí)間很長，完全沉淀有時(shí)需要幾個(gè)小時(shí)，造成工作效率低，而且上清液中依然有少量的絮狀物，處理后的水樣進(jìn)行氨氮含量測(cè)定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 絮凝沉淀前處理后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果

目前，寧夏石化公司針對(duì)清澈但加完酒石酸鉀鈉溶液后樣品變渾濁的水樣采用預(yù)蒸餾前處理后再按照納氏試劑分光光度法的操作步驟測(cè)定氨氮含量，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 預(yù)蒸餾前處理后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果

由表3 數(shù)據(jù)看出，采用此方法測(cè)得的氨氮結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度都很高，但在整個(gè)分析過程中需要消耗大量的水造成資源浪費(fèi)。

2 措施及實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物與氨氮含量成正比，在波長420 nm 處有強(qiáng)烈吸收，用分光光度法測(cè)定。

2.2 渾濁產(chǎn)生的原因

對(duì)于清澈無色的水樣，一般可直接加入1.0 mL 酒石酸鉀鈉溶液和1.0 mL 納氏試劑進(jìn)行測(cè)定，但在加完酒石酸鉀鈉溶液出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，這主要是水樣中鈣、鎂、鐵、錳等金屬離子過多，超出了酒石酸鉀鈉絡(luò)合的能力而與之生成了不溶的酒石酸鹽沉淀。

2.3 離心分離的轉(zhuǎn)速和時(shí)間

離心機(jī)的轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間是影響離心分離效果十分重要的兩個(gè)因素，所以確定最佳離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間就尤為重要，在離心轉(zhuǎn)速不變的情況下，離心時(shí)間分別為1、2、3、5、10 min 的分離效果；在離心時(shí)間不變的情況下，離心轉(zhuǎn)速分別為1 000、2 000、3 000 r/min 的分離效果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 確定最合適的離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

從上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離心轉(zhuǎn)速為1 000 r/min、離心時(shí)間為10 min、離心轉(zhuǎn)速為2 000 r/min、離心時(shí)間為5 min 及離心轉(zhuǎn)速為3 000 r/min、離心時(shí)間為3 min時(shí)，都能使渾濁樣品完全分離，按照安全原則和資源節(jié)約原則，最終確定最合適的離心轉(zhuǎn)速和時(shí)間為2 000 r/min和5 min。

2.4 處理方法

將加完酒石酸鉀鈉溶液后渾濁的樣品全部倒入50 mL 離心管中按確定的轉(zhuǎn)速和時(shí)間進(jìn)行離心分離后，取出25 mL 上清液于25 mL 比色管中，加入0.5 mL納氏試劑進(jìn)行比色測(cè)定。

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)——標(biāo)準(zhǔn)水樣測(cè)定

用硬度含量為1 000 mg/L 和1 500 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)水樣配制氨氮含量為（0.703±0.031）mg/L 的實(shí)驗(yàn)水樣，將這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)水樣分別平行測(cè)定6 次，兩種樣品加入酒石酸鉀鈉溶液后出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，將渾濁樣品全部倒入50 mL 離心管中按確定的轉(zhuǎn)速和時(shí)間進(jìn)行離心分離后，取出25 mL 上清液于25 mL 比色管中，加入0.5 mL納氏試劑進(jìn)行比色測(cè)定并進(jìn)行準(zhǔn)確度檢查，測(cè)定結(jié)果見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)水樣中的氨氮含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.6 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)——實(shí)際水樣測(cè)定

以中間緩沖池、一循清凈廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，先將采回來的樣品進(jìn)行預(yù)蒸餾前處理，然后按HJ 535—2009分析步驟測(cè)定樣品的氨氮含量，同時(shí)也用優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定該樣品的氨氮含量，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RD），并用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法確定兩種方法之間有無顯著性差異，測(cè)定結(jié)果見表6。

表6 實(shí)際水樣中氨氮含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表5、表6 數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法不論是在測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品還是在測(cè)定工業(yè)廢水中的氨氮含量時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差均小于3.00%，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法是可行的，而且測(cè)定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度都非常高。

3 結(jié)論

對(duì)于清澈樣品加完酒石酸鉀鈉溶液后水樣變渾濁的問題，采取先加酒石酸鉀鈉溶液，然后進(jìn)行離心分離，離心完畢后取出上清液于25 mL 比色管中至刻度線，加入0.5 mL 納氏試劑進(jìn)行比色測(cè)定，最終求得廢水中的氨氮含量，通過以上分析方法測(cè)定的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和較好的精密度。