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氨氮值水杨酸流动注射仪器法与纳氏试剂比色法对比实验研究


1 实验部分

1.1 纳氏试剂手工比色法

1.1.1 实验仪器及试剂

UV-8000 紫外可见光分光光度计。无氨水:在无氨环境中蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂(氢型)柱(18.2 MΩ·cm),将流出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内,即制即用。盐酸:ρ(HCl)=1.18 g·mL-1。碘化汞- 碘化钾- 氢氧化钠(HgI2-KI-NaOH)

溶液:(1)称取16.0g 分析纯氢氧化钠(NaOH),溶于50 mL 水中,冷却至室温。(2)称取7.0 g 碘化钾(KI)和10.0 g 碘化汞(HgI2),溶于水中。然后将此溶液在搅拌下,缓慢加入到上述50 mL 氢氧化钠溶液中,用水稀释至100 mL。贮于聚乙烯瓶内,用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧,于暗处存放,有效期3 个月。酒石酸钾钠溶液(ρ=500 g·L-1):称取3.5 g硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶于水中,稀释至1000mL。

1.1.2 试验方法

绘制标准曲线:在8 个50 mL 比色管中,分别加入0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00mL、6.00 mL、8.00 mL 和 10.00 mL 氨氮标准溶液,加纯水至标线刻度,加入1.00mL 纳氏试剂,混匀,再加入1.00mL 纳氏试剂,混匀。放置10 min 后在420nm 处,用光程10nm的石英比色皿,以水为参比,测定吸光度。再由测得的吸光度减去零浓度空白管的吸光度后得到校正吸光度(此步骤现在可由仪器自动完成)。实际试验测定方法参照此步骤,遇到复杂样品,如浑浊,有颜色等则水样要经过0.45μm 滤膜抽滤后测定。如水样呈中性,且基体简单,则不需预处理。

1.1.3 方法原理

以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物,该络合物的吸光度与氨氮成正比, 符合朗伯- 比尔定律,于波长420nm处测量吸光度。当水样体积为50 mL,使用20 mm 比色皿时,本方法的检出限为0.025 mg·L-1,测定下限为0.10 mg·L-1,测定上限为2.0 mg·mL-1(以N 计),使用10mm 比色皿时,最低检出浓度为0.05mg·L-1。

1.2 水杨酸流动注射仪器法

1.2.1 实验仪器及试剂

QuickChem FIA+8000 流动注射分析仪。

无氨水:同上纳氏试剂法制备。显色剂、次氯酸钠溶液、亚硝基铁氰化钠溶液等试剂均为分析纯,配置用水均为无氨水,配制方法见文献[1]。

1.2.2 试验方法

所有样品采集后立即加入硫酸酸化至pH < 2,冷藏密封保存,并且要争取在24h 内测定。做样时如发现样品浑浊或者有悬浮物,应取上层清液或用0.45μm 滤膜针筒抽滤后测定。然后,启动流动注射模块及电脑程序后,将进样管、进试剂管卡压在流动泵,将所有管路入口浸入无氨水液面下。观察进液是否正常,如不正常则需重新安装好。大约清洗15min

后,将管路放入预先配置好的试剂,将要测的水样放进自动取样器。启动分析软件。仪器首先泵入无氨水,待走稳基线后,开始进标准溶液进行工作曲线绘制及空白、水样的测定。仪器测定结束后,用无氨水清洗所有试剂管路15min,然后再泵入空气至管路中的液体完全被泵出,然后关软件,打印报告,关机。

1.2.3 方法原理

水杨酸流动注射仪器法是流动注射分光光度法的联用技术,其利用聚四氟乙烯管代替烧杯和容量瓶,用恒定流速的流量泵使被检测试剂流过内径为0.5~1mm 的聚四氟乙烯管,在中途有注入部件(旋转阀)注入微升量试剂,使其在混合圈中反应,最后进入比色管进行比色。在亚硝基铁氰化钠存在下,铵与水杨酸和次氯酸盐反应生成蓝色化合物,最后,在

650nm 波长下进行比色测定氨氮值。1.2.4 流动注射仪器工作流程图及仪器工作参数

2 实验结果与讨论

2.1 纳氏试剂分光光度法与水杨酸流动注射仪器法测定氨氮的校准曲线对比

2.1.1 分光光度法的工作曲线

分别取0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg·L-1 的标准系列浓度,用UV8000 型分光光度计在420nm 波长下测定吸光度(比色皿厚度为10mm)。以氨氮浓度值为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制工作曲线。采用线性拟合法(GB/T 22554-2010),得线性回归方程:C=-3.0293×10-2+5.2448×A,R2=0.99961。

2.1.2 水杨酸流动注射仪器法的工作曲线

在最佳实验条件下,取标准浓度分别为0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00 mg·L-1 的标准系列浓度,用水杨酸- 次氯酸钠流动注射仪器法在650nm 处,得到不同浓度的氨氮信号值(峰面积),以氨氮浓度值为横坐标,对应的信号值(峰面积)为纵坐标,绘制工作曲线。采用线性拟合法(GB/T 22554 -2010),得一元回归线性方程:C=-3.0211×10-3+4.8306×A,R2=0.9983。

2.2 检出限

为测定水杨酸流动注射仪器法的检出限,取零浓度水样(空白)进行20 次平行测试,方法检出限计算公式:L=3Sb/k,其中,Sb 为标准偏差,k 为校准曲线的斜率[2]。经计算得

L=0.005mg·L-1,与纳氏试剂手工法检出限L=0.02对比有显著优势。实验中,在配置纳氏试剂时,要将碱液(NaOH)充分冷却后再将汞盐缓缓加入,否则易出现沉淀和浑浊,从而导致空白值偏高。通过重复多次实验得知,影响纳氏试剂空白值的主要原因是酒石酸钾钠和碘化汞。市售酒石酸钾钠配置的溶液一般要经过加热煮沸处理后,空白值才能满足国标要求。

2.3 精密度

分别配置浓度为0.50、1.00、3.00、5.00、8.00、10.00 mg·L-1 的样品对2 种方法进行精密度试验,试验结果见表3。测得结果与配置值相对偏差在可接受范围,精密度满足质量控制要求。


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