碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水中总氮时空白值异常的原因分析

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水中总氮时空白值异常的原因分析

水体富营养化已成为当前的主要环境问题之一。在恶化水体的水质评价指标中,总氮是衡量水质的重要指标,越来越成为人们关注的焦点。长期以来,国内外通常采用凯氏定氮法测定水体中的总氮,这种方法由于试剂用量大,电耗多,而且操作手续繁琐费时,难以满足日常工作的需要。随着紫外分光光度计的普及,碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法由于具有简便、快捷、设备简单易得等优点,已被广泛用于总氮的测定。但在测定的过程中,出现标准曲线线性较差,空白值偏高的现象,导致准确度差,影响测定结果。造成这种结果的影响因素很多,如仪器问题、操作过程中的污染等偶然因素,以及试验中所用的过硫酸钾等试剂纯度,以及试验用的纯水、玻璃器皿、消解时间、消解温度压力等系统因素。本试验选择不同纯度的过硫酸钾、氢氧化钠、盐酸消解温度和消解时间等因素作为研究对象,通过寻求降低空白值等因素的方法,从而更加准确地完成水质中总氮的测定。1压力蒸汽灭菌器(1)752N紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);(2)SYQ-DSX-280A型不锈钢手提式压力蒸汽灭菌器(上海申安医疗器械厂);(3)碱性过硫酸钾溶液(称取40g过硫酸钾,15g氢氧化钠,溶于超纯水中,释至1000mL);(4)硝酸钾标准溶液(国家环境保护部标准样品研究所配制的标液:102108)。2降低空白试样的吸玻璃容器的洗涤:(1)实验过程中使用的所有玻璃仪器,要用10%的盐酸浸泡,然后用蒸馏水冲洗后再用无氨水冲洗,以去除多数的无机物和有机物的残留,从而降低空白试样的吸光度。(2)石英比色皿用盐酸-乙醇(1∶2)洗液洗涤,以除去油污或可溶于该溶剂的有机物质。3影响空白值测量的因素分析3.1电导率和去离子水比对试验在总氮的标准方法中要求实验分析用水必须无氨水。现用市售的超纯水(电导率为0.65µs/cm)和去离子水(电导率为1.44µs/cm)进行比对试验。连续测定5次,结果见表1。在相同的实验条件下测试两种实验用水对空白吸光度的影响,对于日常的监测工作而言,虽然两种水质的效果有差异但影响不大,均在标准规定的范围内,可满足总氮测定。3.2试剂的比对实验总氮试验中对过硫酸钾溶液的质量有很高要求,会直接影响到实验空白值的高低以及结果的准确性。一般普通分析纯的过硫酸钾的总氮含量最高不超过0.005%,但由于试剂质量存在的差异,有些厂家或批号的试剂含量达不到这个要求,致使空白值过高,现对不同厂家生产的过硫酸钾试剂(A.R)进行比对实验,连续测定5次,结果见表2。可见,选择参加测试的两家试剂厂的过硫酸钾试剂均导致空白吸光度很高,完全不符合测定标准规定的测试要求。为此,本次实验再从提纯的角度考虑并进行试验,其他测试条件不变,对A试剂厂的过硫酸钾试剂进行2次提纯重结晶,连续测定5次,结果见表3。经过2次提纯重结晶的过硫酸钾测定的空白吸光度明显降低,可见提高过硫酸钾试剂的纯度对总氮的测试分析有关键性作用。3.3规范的二氧化碳比对测试在其他分析条件相同的情况下,分别加入相同质量的A.R和G.R的氢氧化钠进行比对测试,连续测定5次,结果见表4。可见,虽然氢氧化钠的纯度对总氮测定的空白值影响并不是很大,但明显可见G.R的氢氧化钠更能满足空白值测定标准的要求。3.4加热温度的影响碱性过硫酸钾的配制过程很重要,掌握不好就会影响消解结果,对于测定的准确性产生一定的影响。过硫酸钾的溶解速度较慢,尽量不要加热使其溶解而导致失效。若需加热必须控制温度在60℃以下才能进行。本实验采取不同的配制方法,利用有证标准样品(国家环境保护部标准样品研究所配制的标样:203224)进行比对,结果见表5。由表5可见,由于加热温度过高,导致过硫酸钾的分解失效,使分析过程氧化不完全,测定结果偏低。所以加热温度不能超过60℃。碱性过硫酸钾溶液的配制中,应该将过硫酸钾试剂和氢氧化钠试剂分别溶解后再混合配制。3.5最佳消解时间测定结果在总氮测定中,碱性过硫酸钾是作为氧化剂参与反应的,关键就在于样品的氧化是否完全,所以消解的过程也受到温度、压力、消解时间等实验因素的影响。为了找到最佳的消解时间做如下实验,从温度升高到120~124℃后开始计时,结果见表6、图1。可见,消解时间至少需要持续40min以上,过硫酸钾才能完全分解,空白吸光度才能达到标准方法的要求。而标准方法规定消解时间为30min,但实际上过硫酸钾在这个消解时间段并没有完全分解,在A220仍有很大的吸收值,从而降低了总氮测定的准确度。因此,建议消解时间至少控制在40min以上,以消除对空白值和测定结果的影响。3.6注意使用的测定项目实验室环境对总氮的测定也存在一定的影响因素。总氮测定应在无氨、无尘,通风良好的环境中进行,应避免与氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等实验项目同处一室进行分析;挥发酚、总硬度、硝酸盐氮和硫酸雾等项目在测定中均使用挥发性较大的浓氨水,也应该避开;同时试剂、玻璃仪器应避开氨的交叉污染,尽量做到专用。4合理控制过硫酸钾的纯度综上所述,在测定总氮时,为了降低测定的空白值使测定结果具有较高的准确度,必须严格控制好以下几点:(1)实验所用的器皿都要清洗干净,选用超纯水或去离子水对测定的影响不大;对测定的准确度起到关键的作用的是过硫酸钾的纯度,所以实验所用的试剂一定要有所筛选。(2)氢氧化钠的纯度也需适当的控制,由本次实验可知G.R的氢氧化钠更易满足总氮项目的测定。(3)碱性过硫酸钾的配制方法是不能忽视的因素,为了提高时效性也不能盲目加热,必须控制温度在60℃以下。(4)消解的时间必须从温度达到120~124℃后才开始计时,并适当延长消解时间,使过硫酸钾充分分解,就能有效的