发布时间:2020-03-27 18:50 原文链接: 快速了解碱性过硫酸钾测总氮

  1 引言

  总氮是衡量水质的重要指标之一。如果大量的生活污水、农田排水或含氮的工业废水排入水体,会使水中有机氮和各种无机氮的含量增加,生物和微生物类大量繁殖,消耗水中溶解氧,使水体恶化。并且当湖泊、水库中含有比例失调的氮、磷类物质时,还会出现富营养化状态,造成浮游植物繁殖旺盛,甚至会出现水华现象。

  总氮的测定方法一般是用过硫酸钾氧化水样中的有机、无机含氮化合物,使之转化为硝酸盐后,再以紫外法、偶氮比色法,以及离子色谱法或气相分子吸收法进行测定。

  总氮的测定虽说简单,然而也很容易出现各种问题,现将在实际工作中可能遇到的几个需要注意的事项总结出来与各位同仁共同探讨。

  2 注意事项

  2.1 选用质量较好的比色管

  由于总氮在用过硫酸钾氧化的过程中,需要使用高浓度的NaOH溶液来中和过硫酸钾释放出来的氢离子,使过硫酸钾分解完全:

  K2S2O8+H2O→2KHSO4+1/2O2

  KHSO4→K++HSO4-

  HSO4-→H++SO42-

  可是NaOH也能与玻璃中的二氧化硅发生反应生成硅酸钠而粘住瓶口。这个过程又是在高温高压的环境中完成的,所以比色管的质量是首先需要考虑的问题。由于市场上同样的产品质量良莠不齐,因此把好进货关,不要使用质量差的产品,是做好实验的第一步。笔者曾使用过一批比色管,消解结束从高压锅里取出时,却无法打开瓶塞,有的比色管即使能打开,可时间长了,瓶塞也会被严重腐蚀,出现断裂、残缺等现象,这样的管子在消解时就会漏气,使结果出现较大的误差。

  高一平等通过实验证明,旋塞比色管的密闭性要好于普通的具塞比色管。在做高含量氨氮的水样时,其良好的密闭性可以保证氨氮在消解时转变为硝酸盐的过程中产生的中间产物氨气没有损失。

  2.2 合理放置碱性过硫酸钾溶液

  环境保护部“HJ636-2012”中规定,配制碱性过硫酸钾时,“称取40.0g过硫酸钾溶于600mL水中;另称取15.0g氢氧化钠,溶于300mL水中。待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后,混合两种溶液定容至1000mL,溶液存放在聚乙烯瓶中,可保存一周”。NaOH的作用是中和过硫酸钾分解时释放出来的氢离子,使这个分解反应过程可以持续地进行下去,因此如果将两种药品配制在一起,反而会加速过硫酸钾的变质,降低需要的氧化能力。笔者认为分别配制、分别贮存更好,做实验时再分别加入到比色管中,这样配制好的过硫酸钾溶液缺少了NaOH的“推波助澜”,这个分解反应就没有了继续进行下去的“动力”,也就更有利于过硫酸钾的保存。

  2.3 选择合格的过硫酸钾和 NaOH

  碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定总氮,主要需要两种试剂:过硫酸钾和NaOH。由于不同品牌的过硫酸钾含氮量差别很大,其质量是否过关,对整个实验的影响非常大,也是关系到整个实验成败的决定性因素。

  如果一时无法买到合格的产品,建议对现有的过硫酸钾重结晶2~3次方可使用:在大烧杯中加入适量的无氨水或新制备的去离子水,在60℃的水浴中加热,逐渐加入过硫酸钾,直到不能溶解为止,然后将饱和溶液于室温中冷却,再放入冰箱中,于4℃进行重结晶,弃去上清液,用新鲜的去离子水清洗几遍,重复2~3次即可。最后在烘箱中低温烘干,整个过程要避免二次污染。提纯后的过硫酸钾保存在干净的干燥器中备用。

  有的厂家生产的NaOH会含N,虽然这种情况较少,但也有可能会碰到,如果在实验时过硫酸钾没有问题,则应检查NaOH是否合格。

  2.4 清洗比色管

  比色管的清洗也非常重要。如果管壁上的含N化合物清洗不干净,实验时就会在高温、高压状态下进入样品中而造成误差。张瑛等曾对利用不同的清洗方法清洗的比色管进行了空白测定。实验表明:用普通的清洗方法清洗的比色管的空白吸光度平均是0.047,用洗洁精清洗的比色管的空白吸光度是0.035,用10%的盐酸浸泡过的比色管的空白吸光度是0.015。毫无疑问,用10%盐酸浸泡比色管的清洗方法明显要好于其他两种清洁方法。因此比色管在平时不用时最好浸泡在10%的盐酸溶液中,待使用时再分别用蒸馏水和无氨水清洗、控干。

  2.5 延长消解及冷却的时间

  大量的实验表明,“HJ636-2012”中规定的“120℃开始计时,保持温度在120~124℃之间30min”太短,这样一些复杂的含N化合物不能完全转化为硝酸盐,会出现结果偏低的现象。(这也是在水样的测定中,总氮含量经常会低于其他N之和的原因之一;另一个原因是在消解时,氨氮在转化为硝酸盐的过程中产生的中间产物氨气逸出,会损失一部分氮。)因此笔者建议适当延长消解的时间,至少要在40min以上,50min更好。

  曹轶男等和陈瑛等均通过实验证明,高压锅消解后的冷却方式及冷却时间也都会对实验结果产生影响。实验表明,当消解结束后高压锅不应马上打开,而应待其压力减低到安全压力后取出,然后在室温下冷却2h(期间按住管塞将比色管中的液体颠倒混匀2~3次),此时的空白值最低,且样品也具有良好的稳定性。

  3 结语

  本文总结了几点在总氮测定时应该注意的事项。在实验时,比色管的选择和清洗,试剂的配制和放置以及消解时间和冷却时间的长短,都会对实验结果产生影响。除此以外,笔者建议,要在做每一批样品时,都同时做一条工作曲线和定值样品。这样,实验的水样和标准溶液、标准样品都是在同一种状态下消解、处理、比色,具有可比性,数据也会更加让人信服。

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