ISO-水质流动分析方法对紫外消解总氮的测定

1、国际标准 ISO 29441:2010（E）水质流动分析方法对紫外消解后总氮的流动注射分光光度法的测定(流动注射分析和连续流动分析)第一部分：流动注射分析法水质流动分析法（流动注射分析法和连续流动分析法）测定总氮1 概述本国际标准方法为紫外消解流动注射测定总氮的方法。适用于多种水样例如：河水，饮用水，地表水和废水，其浓度范围可达到2mg/l至20mg/l，所有的样品均无需稀释。2 基本标准本文将涉及以下参考标准，无特殊说明情况下均依据以下标准执行，如无更新则以最后的规范文件为准ISO 3696:1987，实验室分析用水内容和实验方法ISO5667-3， 水质取样第3部分：提取和保存水样ISO8

2、466-1，水质分析方法检测评估以及特殊性的评价第一部分：线性方程的拟合计算ISO8466-2，水质分析方法检测评估以及特殊性的评价第二部分：非线性方程和二次曲线拟合计算ISO13395，水质流动注射法测定硝氮和亚硝氮总和的方法（CFA和FIA）3干扰样品具有极端PH值或高强度缓冲能力时影响测定。可以通过稀释样品降低这类的干扰。高浓度的有机物质可能会引起氧化剂能力的降低。如样品中总有机碳（TOC）的含量大于100mg/l时，会使得消解出的硝酸盐氮含量降低，当怀疑遇到这类情况时可以采用多级稀释的方式测定，或者采用标准加入的方式测定。如果样品中含有较大的颗粒存在时（直径50m以上），则需要搅碎均化

3、装置。海水样品中会存在高浓度的钙镁离子，碱性条件下会在紫外装置中形成氢氧化镁和氢氧化钙等不溶物。4 原理样品与过氧化缓冲剂混合后进入紫外装置消解。消解后产生的硝酸盐氮在流动注射（FIA）或连续流动注射（CFA）系统中进行检测。在流动注射（FIA）体系中，样品在连续的缓冲液（载流系统）中被带入注射阀，或者在连续流动注射体系中（CFA）样品与缓冲液混合后进入体系，样品中的硝酸盐氮被镉柱还原为亚硝酸盐氮（注4），之后与磷酸溶液混合，亚硝酸盐氮在酸性条件下与磺胺试剂重氮化，最后于N-1萘基乙二胺盐酸盐形成红色化合物（详见ISO13395和注5）。5试剂在分析过程中，除非特殊注明，否则均采用分析纯试剂。

4、请经常性的检测试剂空白。5.1 常规试剂5.1.1水，遵照ISO3696:1987，第一节5.1.2 磷酸，（H3PO4）=1.71g/ml5.1.3 过硫酸钾，K2S2O85.1.4 氢氧化钠，NaOH5.1.5 四氯化钛，TiCl4，液态，5.1.6 磺胺，C6H8N2O2S5.1.7 N-1萘基乙二胺盐酸盐，C12H14N2 2HCl5.1.8 亚硝酸钠，NaNO2 经过150干燥5.1.9 硝酸钾，KNO3经过150干燥5.1.10 咪唑，C3H4N25.1.11 盐酸5.1.11.1 盐酸I，w（HCl）=37%5.1.11.2 盐酸II，c（HCl）=4mol/L5.1.11.3

5、盐酸III，c（HCl）=0.1mol/L5.1.12 二氯甲烷，CH2Cl25.1.13 硫酸铜溶液I，（CuSO45H2O）=2.5g/L5.1.14硫酸铜溶液II，（CuSO45H2O）=20g/L5.1.15 硼酸，H3BO35.1.16 硫酸I，（H2SO4）=1.84g/mL5.1.17 硫酸II，（H2SO4）=1mol/L5.1.18 尿素，CO(NH2)25.1.19 镉粉，可用颗粒为0.3mm至1.5mm（FIA系统选用0.3mm至0.8mm）。其还原能力必须达到90%以上（见6.1.4和6.2.4）。5.1.20 咪唑储备液，c（C3H3N2）=1mol/L在1L烧杯中加

6、入68.1g咪唑(5.1.10)于800ml去离子水，磁力搅拌下溶解，用盐酸I(5.1.11.1)调整其PH为7.5，采用电极测量。转移至1L容量瓶中，用去离子水定容至刻度。室温下此溶液保存在棕色玻璃瓶中可稳定4周。5.1.21 尿素储备液，（N）=1000mg/l在500ml容量瓶中，溶解1.071g尿素（5.2.12）于去离子水中，加入0.5ml二氯甲烷保存剂，用去离子水定容至刻度。此溶液在2-4可稳定一年。5.1.22 尿素工作液，（N）=20mg/l吸取5ml尿素储备液（5.2.21）用去离子水定容至250ml，使用硫酸溶液II（5.1.17）酸化此溶液至PH2.0。此溶液在2-4可稳

7、定一个月。5.1.23 硫酸铜缓冲液混合20ml硫酸铜缓冲液II（5.1.14）和20ml咪唑储备液（5.1.20）于50ml烧杯中。此试剂临用现配。5.1.24 显色剂，（图A.1，R2和图A.2，R1；同ISO 13395）在500ml容量瓶中，溶解5g磺胺（5.1.6）和0.5g N-1萘基乙二胺盐酸盐（5.1.7），再加入75ml磷酸（5.1.2），用去离子水定容至刻度。此溶液储存在玻璃瓶中可稳定1个月。注： 此试剂中的磺胺和N-1萘基乙二胺盐酸盐也可分别配制，再由泵管泵入反应系统混合。在FIA中使用此溶液前，用溶剂过滤器过滤除气。5.1.25亚硝酸盐氮储备液 （N）=100mg/l在

8、1L容量瓶中溶解492.6mg亚硝酸钠（5.1.8）于去离子水中，用去离子水定容至刻度。此溶液可在磨砂口玻璃瓶中稳定2周。5.1.26 亚硝盐氮溶液 （N）=20mg/l吸取20ml亚硝酸盐氮（5.1.25）储备液至100ml容量瓶中，用去离子水定容。此溶液需临用现配。5.1.27 硝酸盐氮溶液 （N）=200mg/l在100ml容量瓶中，用去离子水溶解144.4mg的硝酸钾（5.1.9），并用去离子水定容至刻度。用硫酸溶液II（5.1.17）酸化此溶液至PH=2。此溶液可稳定1个月。5.1.28 工作曲线吸取并稀释硝酸盐氮溶液（5.1.27），配制最少五个工作曲线点。如，表1所示的10个工作

9、点曲线。配制后需尽快检测。5.1.29 空白溶液，用于稀释样品和测定空白（条例7和8）用硫酸溶液II（5.1.17）酸化去离子水至其PH为2.5.2 FIA所需的额外试剂（见6.1）5.2.1 FIA过氧化试剂I （图A.1，R3）在250ml容量瓶中，加入6.8ml硫酸溶液II（5.1.17）于大约200ml水中。再其中溶解7.2g硼酸（5.1.15）和10.1g过硫酸钾（5.1.3），最后用去离子水定容至刻度。此溶液保存在2-8可稳定1天，请勿密封此试剂瓶。表1-总氮（N）工作曲线配制准备硝酸盐氮（N）浓度mg/l吸取硝酸盐氮（N）工作液体积，用去离子水稀释至100mlml21426384

10、10512614716818920105.2.2 FIA过氧化试剂II（图A.1，R4）在250ml容量瓶中，加入6.0g氢氧化钠（5.1.4）和10.1g过硫酸钾（5.1.3）于200ml去离子水中，溶解后用去离子水定容至刻度。此溶液保存在2-8可稳定1天，请勿密封此试剂瓶。5.2.3 FIA载流溶液（图A.1，C）在1L水中加入100l的硫酸铜溶液（5.1.13），临用现配。使用前，需用溶剂过滤器过滤除气。5.3 CFA所需额外试剂（见6.2）5.3.1 聚乙二醇十二烷基乙醚，HO(CH2CH2O)nC12H21，表面活性剂，熔点为33至41，最大溶解度为30%。5.3.2 CFA过氧化试

11、剂（图A.2，R5）在1000ml容量瓶中，溶解45.0g过硫酸钾于900ml去离子水中，再溶解12.0g氢氧化钠于此溶液，最后用去离子水定容至刻度。不要加热此溶液，否则过硫酸钾会分解产生氧气。5.3.3 CFA缓冲溶液I（图A.2 ，R4）溶解24.0g硼酸（5.1.15）于1000ml容量瓶中，用去离子水定容至刻度。此溶液可在室温下稳定1个月。5.3.4 CFA缓冲溶液II（图A.2 ，R3）在1000ml容量瓶中，溶解5.0gNa2EDTA（5.3.6）于500ml咪唑溶液中（5.1.20）。用去离子水定容至刻度后再加入1ml（5.3.1），混合均匀。此溶液存储在棕色瓶中可在室温下稳定一

12、个月。5.3.5 CFA缓冲溶液III（图A.2 ，R2）用去离子水稀释250ml咪唑溶液（5.1.20）于1000ml容量瓶中，加入1ml（5.3.1），混合均匀。5.3.6 乙二胺四乙酸二钠盐，Na2EDTA，C10H14N2Na2O82H2O6 仪器6.1 流动注射分析仪（FIA），其组成部分详见6.1.1至6.1.9（图A.1）。6.1.1 反应管路。6.1.2低压蠕动泵，配套有化学耐性泵管卡。6.1.3 样品注射器，注射体积30l（或400l）。6.1.4 镉柱，最低还原效率在90%以上，例如直径1.1mm的镉管或镉柱，其长度为120mm。6.1.5 泵管和反应管，期内径在0.5至0

13、.8mm，通过化学惰性材料的泵管接头和三通连接。6.1.6 分光光度计，带有流通池，波长范围在520nm至560nm。6.1.7 记录单元，如表格绘制器，输出打印设备。通常以峰高计算积分。6.1.8 自动进样器，如果需要配置。6.1.9 UV消解装置。6.2 连续流动注射分析仪（CFA），其组成部分详见6.2.1至6.2.9（图A2）。6.2.1 自动进样器。6.2.2 试剂容器。6.2.3 低压蠕动泵系统，配套有化学耐性泵管卡。6.2.4 镉柱，最低还原效率在90%以上，例如直径4.0mm的镉管或镉柱，其长度为50mm。（见6.1.4）6.2.5 6.2.6 透析装置。6.2.7 分光光度计

14、，带有流通池，波长范围在520nm至560nm。6.2.8 记录装置，如表格绘制器，输出打印设备。通常以峰高计算积分。6.2.9 紫外消解装置。图A.2是CFA系统的紫外消解装置，采用内径2mm管路。也可采用内径1mm管路。6.3 FIA和CFA的其他所需设备。6.3.1 溶剂过滤器，可用于FIA中试剂脱气，使用0.45m水相膜。6.3.2 PH电极。6.3.3 均化装置，如果需要。6.3.4 注射器，25ml。7 样品的采集和保存容器使用前需要用去离子水（5.1.1）清洗干净（详见ISO5667-3）。测定总氮。样品储存在玻璃瓶或聚乙烯瓶中。用硫酸调节其酸度接近PH 2。样品室温可储存12小

15、时。样品在2至8度条件下最多可储存1个月。悬浮颗粒最大含量为30mg/l，如果超过需在均化后稀释测定。样品中盐度含量大于30g/l时，需用空白溶液稀释（5.1.29）8 测试流程8.1 活化和检测镉柱性能8.1.1镉柱的制备将挑选好的镉粒（5.1.19）装填至25ml柱子中（见6.1.4或6.2.4），用盐酸II（5.1.11.2）清洗至镉粒表面呈金属色。用去离子水（5.1.1）洗涤数次除酸。用硫酸铜溶液II（5.1.14）灌注，至镉粒表面呈黑色。小心用去离子水清洗。尽量避免较多或较大的气泡留存在镉柱中。将镉柱接入检测系统活化镉柱，通入3次标准曲线（5.1.28）的最高浓度。重复测定标准曲线（

16、5.1.28）浓度20mg/l硝氮，直到结果稳定。镉柱储存时，避免其中存在气泡，可储存在咪唑溶液（5.1.20）中。使用前，用以上方法活化稳定镉柱。8.1.2 镉管8.1.3 检测镉柱还原效率关闭紫外消解装置，不通过氧化剂（CFA的5.3.2和FIA的5.2.2），检测镉柱的还原效率。测试20mg/l放的硝酸盐标准溶液（5.1.28）和亚硝酸盐标准溶液（5.1.26），比较二者的吸光度值。如果硝酸盐标准溶液的吸光度值小于亚硝酸盐氮的吸光度值的90%，则需依照8.1.1和8.1.2处理镉柱，使其效率重新达到90%以上。测定较多样品后需再次检测镉柱的还原能力。8.2 灵敏度，和消解过程的检查使用标

17、准曲线（5.1.28）测定10mg/l硝氮，在系统中测定（FIA或CFA），其吸光度值在横坐标为10mm长度下应至少为0.04。分别测试20mg/l的硝氮标准溶液（5.1.28）和尿素标准溶液（5.1.22），对比其吸光度值。如果尿素标准溶液的吸光度小于硝氮的85%，则需清洗系统后更换紫外灯。8.3 准备测试安装流动注射分析仪测定总氮的流路（CFA或FIA）。测试总氮前，关闭镉柱通入试剂10分钟，然后开启镉柱再运行20分钟，使基线稳定。当基线平稳之后，其信噪比大于3:1时，测定步骤依照8.4至8.6。8.4试剂空白的测定向各个泵管泵入水，待基线平稳。通入缓冲试剂（R2）和显色试剂（R1），通入

18、水记录2分钟内基线数值的变化。如果吸光度变化值大于0.01，则说明试剂或者水（5.1）可能被污染。所以在测试前需要消除这些干扰。清洗后再次泵入试剂检查。8.5方法校准选择合适的定量范围，在这范围内平均选择至少五个点配制标准溶液（5.16），在每个定量范围内绘制出工作曲线。在开始检测前，按照仪器生产商的说明书设置基线或者自己校正基线。记录不同浓度标准溶液的吸光度值。利用标准溶液的吸光度和空白试剂的光度计算出扣除空白后的吸光度值。以ISO8466-1方法绘制工作曲线，在相同条件下检测标准溶液和水样。最后得出的响应值与正磷酸盐-P或者总磷的浓度呈一定的比例关系。具体方程如下（1）： （1）其中y 吸光度测量值，以仪器相关的单位表示。b 斜率，以仪器相关单位L/m