由于生活污水中含氮有機物受微生物作用可產生大量氨氮,人畜糞便和某些工業廢水中尿素和氨的含量很高,所以水體受生活污水、人畜糞便以及某些工業廢水污染后,氨氮濃度將明顯增加。除此之外,水中的亞硝酸鹽在氧氣不足的條件下亦可受微生物作用還原成氨,水中尿素也可轉變成氨氮,致使某些厭氧環境下的自然水體氨氮高至3mg/L。結合水中氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量,有助于評價水體受污染情況,了解水體自凈能力,并正確評價水質衛生。
水中氨氮測定方法較多,主要有納氏比色法、酚鹽光度法、水楊酸光度法和氨電極法、離子色譜法、蒸餾一滴定法和氨氮在線自動檢測法等
1、納氏比色法
納氏試劑分光光度法水中氨與納氏試劑( K2HgI4)在強堿性介質中反應生成黃棕色化合物(NH2Hg2OI) ,10分鐘后顯色*,比色定量。
NH3+2K2HgI4+3KOH=NH2Hg2OI+7Kl+2H2O
測定時,取50ml水樣或一定量水樣加純水至50m1,分別加入酒石酸鉀鈉溶液和納氏試劑,混勻后放置10分鐘后,于420nm比色測定,標準曲線法定量。
本法低檢測量為1.0ug氨氮,若取50m1水樣測定則低檢測濃度為0.02mg/L。適用于清潔水及受污染水中氨氮含量的測定。
水中常見的鈣、鎂、鐵等離子在強堿性條件下易生成沉淀干擾測定,可加入酒石酸鉀鈉掩蔽。水中硫化物、銅、硅等可引起溶液渾濁;脂肪胺、芳香胺、亞鐵等可與納氏試劑產生顏色;水樣本身有色等干擾均可采用蒸餾法去除。水中懸浮物可用絮凝沉淀法除去。
實驗用水應為無氨水,無氨水應臨用時制備,不宜貯存。如無超純水制備裝置,可用離子交換法或蒸餾法自制,離子交換法可用強酸型陽離子交換樹脂;蒸餾法制備無氨水時,可在1升水中加1~2m1濃硫酸并滴加5%高錳酸鉀溶液至呈深紫紅色,再行蒸餾。
納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例對顯色反應的靈敏度有較大影響。試劑中過量的碘離子將影響有色絡合物的生成,使結果偏低。貯存過久的納氏試劑,使用前應先檢查其質量,除達到原顯色靈敏度外,加入試劑后2小時內不得出現渾濁,否則應重新配制。
2.水楊酸鹽分光光度法
在亞硝基鐵氰化鈉(俗稱硝普鈉)催化下,氨與次氯酸鹽反應生成一氯胺,一氯胺與水楊酸鹽反應生成藍色化合物,比色定量。
測定時,取一定量水樣于10ml具塞比色管中,加純水至刻度。分別加入水楊酸-檸檬酸鹽顯色液、硝普鈉溶液和次氯酸鈉溶液,混勻。靜置60分鐘后,于697nm波長比色定量。
本法的低檢測質量為0.25ug,若取10.0ml水樣,測定則低檢出濃度為0.025mg/L。適用于生活飲用水及其水源水中氨氮的測定。
苯胺和乙醇胺對本法有干擾。pH過高或過低會干擾顯色化合物的生成。當水樣中鹽含量過高、顏色較深,或因鈣鎂及氯化物濃度過高而產生干擾時,應用蒸餾法預處理樣品。
顯色液酸堿度對本法有重要影響。其顯色pH范圍為11.5~11.7。pH過低生成的一氯胺會分解,pH過高時,氯胺的生成受到抑制。
亞硝基鐵氰化鈉溶液易變質,配制好的溶液應儲于冰箱保存,如發現空白值增高,應重配。
如用酚代替水楊酸作顯色劑(酚鹽法),則所需顯色時間20℃時為20分鐘。
3.氨氣敏電極法
氨氣敏電極由pH玻璃電極與銀-氯化銀電極組成,安裝在充有氯化銨一氯化鈉內充電解液的套管中,套管底部裝有一選擇性透氣膜,使內電解液與被測試樣隔開。在堿性條件下,試樣中釋放出來的氨通過疏水性選擇性透氣膜滲入電解液層,發生如下反應:
NH3+H2O→NH4++OH-
由于電解液的NH4+濃度較上述反應形成的濃度高,故產生的NH4+可忽略不計;而電解液層的pH則隨生成的OH-增加而升高,該變化由pH玻璃電極測得。在一定離子強度下,電極電動勢與試樣中氨氮濃度的對數呈線性關系。因此,由測得試樣的電位值可以確定試樣中氨氮的含量。
氨氣敏電極只對水樣中的NH3有響應,因此測定時需用氫氧化鈉調節水樣pH11~12,使NH4+定量轉化為NH3。
應用氨氣敏電極時,要保持透氣膜良好的透氣性能,試液中不能有膠狀物和沉淀物。水樣渾濁時,須過濾或離心除去。如用濾紙過濾水樣,則需注意濾紙可能含有微量銨。水樣中某些金屬離子在加入氫氧化鈉溶液后易生成沉淀,故應加入EDTA掩蔽。水中共存的汞離子和銀離子能與氨生成配合物,使氨的有效濃度降低而引起負誤差,可加入碘化鉀掩蔽。
電極電位受溫度影響較大,因此測定水樣和標準系列時的溫度應盡可能保持一致。測定過程中攪拌速度不要太快。操作應在無氨環境中進行。
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