碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水质总氮的影响因素研究

碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水质总氮的影响因素研究

水体富营养化已成为当前的主要环境问题之一。水体总氮含量作为衡量水体富营养化的重要指标，已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(水质总氮的测定GB11894-89)由于具有简便、快速、设备简单易得等优点,已被广泛用于总氮的测定。但在运用该方法测定总氮的过程中,往往出现标准曲线线性较差,空白值偏高的现象,从而影响测定准确度,特别是较低浓度总氮的测定。出现这些问题的原因很多,主要有操作误差、仪器问题、操作过程中的污染等偶然因素,以及试验中所用过硫酸钾、盐酸、氢氧化钠等试剂纯度,以及实验用水、消解时间、消解温度等系统因素。本试验选择不同的分析纯过硫酸钾和氢氧化钠、不同消解时间和消解温度作为研究对象,寻求常规试验条件下的优化组合,并对分析纯过硫酸钾进行纯化处理,以期找到一种简便、高效、快速、准确的检测方法,让一般的实验室能准确地完成水样中总氮的测定。1材料和方法1.1材料表面1.1.1试验研究与设备新制备的超纯水,过硫酸钾(AR级),氢氧化钠(AR级,片状),盐酸(GR级),硝酸钾(GR级),环境标准样品总氮(国家环保总局标准样品研究所生产,标准号GSBZ50026-94,批号203218,定值日期为2007年5月,有效期至2012年4月),临用时割开安瓿,从安瓿中准确移取样品10mL于250mL容量瓶中定容。稀释后总氮浓度标准值为1.22±0.09mg·L-1。试验完成地点为农业部农业环境质量监督检验测试中心(武汉),试剂及仪器均由该中心提供。实验室环境条件符合试验要求。1.2方法1.2.1合成氢氧化纳1)不同的过硫酸钾(K2S2O8)(表1)。在124℃,30min条件下,保证其他试验条件相同,只改变过硫酸钾进行试验,每种药品设3次重复。氢氧化钠的编号为Y。2)不同的氢氧化钠(NaOH)。编号X:武汉市洪山中南化工试剂有限公司,生产日期20071003;编号Y:国药集团化学试剂有限公司,500g装。选择纯化1次的过硫酸钾,在与上述试验相同消解条件(124℃,30min)下,进行试验验证,比较两种不同氢氧化钠测定结果的差异。3)消解条件的选择。消解时间设计为:30、40、50、60min4个时间段,3次重复,消解温度为124℃;选择纯化1次的过硫酸钾氧化,氢氧化纳的编号为Y。消解温度:设计120℃、124℃2个温度,3次重复,消解时间为30min,先择纯化1次的过硫酸钾进行氧化,氢氧化纳的编号为X。1.2.2相关浓度值的测定、验证按GB11894-89方法做标准曲线,然后移取10mL总氮质控溶液,按样品进行测定校正吸光度,扣除零浓度溶液校正吸光度后,代入标准曲线,按照浓度公式计算得到相关浓度值进行验证。1.2.3科学筛选实验数据(1)根据《水和废水分析监测方法》中规定:测定的吸光度值应根据“A275/A220≤20%,越小越好”的标准进行甄选,凡是比值在20%以上的均应舍弃或者重做。并列平行实验所得3个实验数据,应对其进行统计分析,对偏差较大的数据进行科学有效的评价取舍。(2)进行标准曲线及质控样浓度计算,计算方法以GB11894-89方法中的公式进行。2结果与分析2.1试剂的纯度对测试值的影响2.1.1测定总氮的准确性分析表2表明,标准曲线线性由差到好依次是A、B、C;空白值A>B>C>0.03,具有极显著性差异;质控浓度的偏离程度A>B>C,差异性不显著。因此,C药品优于另外两种药品,但是所测数据不能达到实验室测定总氮的准确性要求。测定结果空白值仍然大于0.03,是惟一不能达到方法要求的量,应该不是过硫酸钾引起的,而需要对其他因素进行验证。最有可能引起空白值偏高的因素是另一试剂氢氧化钠,因此进一步对氢氧化钠进行验证研究。2.1.3质控浓度、质控偏离程度从表4可以看出,所得两条标准曲线线性几乎无差异;空白值大小具有极显著差异(P<0.01);质控浓度差异性不显著(P>0.05);质控偏离程度差异性不显著(P>0.05)。氢氧化钠Y使空白值达到0.03以下,从而证明,氢氧化钠也是引起空白值偏大的原因之一。2.2消除条件对测试值的影响2.2.1消耗期由表5可以发现,所得两条标准曲线线性几乎无差异;测得空白值无显著性差异性。可以认为,延长消解时间对试验几乎没有影响。2.2.2不同空白值由表6可以发现,所得两条标准曲线线性几乎无差异;测得空白值无显著差异(P>0.05);质控样浓度也无显著差异(P>0.05)。可以认为,在120~124℃范围内的消解温度变化对试验几乎没有影响。3不同标准曲线及质控偏差对测定结果的影响过硫酸钾纯度对分析结果有很大的影响,3个厂家生产的过硫酸钾按国标规定的方法进行测试,标准曲线的r值、空白值及质控样偏离度均有显著差异,C号过硫酸钾纯度较好,空白值显著降低,但仍不能满足试验准确性的要求。该方法的应用关键是过硫酸钾的纯度能否满足试验准确性的要求。氢氧化纳纯度对分析结果也有很大的影响,但在过硫酸钾达到要求的前提下,两种氢氧化纳只有空白值具有显著性差异,标准曲线及质控偏差都在允许范围之内且差异性不显著。说明氢氧化钠的纯度只是影响空白值的大小。利用过硫酸钾溶解度随温度变化较大的性质,对其进行溶解重结晶纯化处理,提高其纯度。经过纯化处理的过硫酸钾实验准确性显著提高。一般纯化1次就可以满足实验要求,不必纯化2次。延长消解时间对试验结果的影响差异不显著。因此,可以认为30min可以达到试验要求。120℃温度下进行试验,测定结果与124℃条件进行对比,测定结果不存在显著性差异。综上所述,GB11894-89在应用过程中经常遇到的标准曲线线性差,空白值偏大等问题均是由药品纯度所引起,可以通过选择纯度较高的药品,或对过硫酸钾进行纯化处理,就能满足试验准确性要求。消解条件保证温度在120~124℃,消解时间达到30min即可达到试验要求。1.1.2u3000治疗设备艾科浦(Aquapro)实验室级专用超纯化水机;立式压力蒸汽灭菌锅(YXQ-LS-50SⅡ型,温度≤126℃),上海博迅实业有限公司医疗设备厂;UV2100型双光束紫外可见光分光光度计,配备石英比色皿1对,北京瑞利分析仪器公司。以上实验仪