1、納氏試劑比色法測定水體中氨氮常見問題與解決辦法納氏試劑比色法是測定水中氨氮的國家標(biāo)準(zhǔn)方法,文獻(xiàn)2介紹了納氏試劑比色法的等效方法。標(biāo)準(zhǔn)方法和等效方法對氨氮測定的介紹較為詳細(xì),但實際工作中情況復(fù)雜,很多問題需要分別深入探討并加以解決。不少專家學(xué)者和專業(yè)技術(shù)人員對納氏試劑比色法測定氨氮作了研究,我們根據(jù)工作經(jīng)驗,對納氏試劑比色法測定水體中氨氮常見問題進(jìn)行了總結(jié),以期更好的指導(dǎo)實際工作。1實驗原理1.1納氏試劑配制原理納氏試劑的正確配制,影響方法的靈敏度。了解納氏反應(yīng)機(jī)理,是正確配制納氏試劑的關(guān)鍵。納氏試劑由于1856年發(fā)明,有2種配制方法,常用2與反應(yīng)的方法配制,其反應(yīng)過程如下:顯色基團(tuán)為42-,它

2、的生成與-濃度密切相關(guān)。開始時,2+與-按反應(yīng)(1)式生成紅色沉淀2,迅速與過量-按反應(yīng)(2)式生成42-淡黃色顯色基團(tuán);當(dāng)紅色沉淀不再溶解時,表明-不再過量,應(yīng)立即停止加入2,此時可獲得最大量的顯色基團(tuán)。若繼續(xù)加入 2,反應(yīng)(3)式和(4)式就會顯著進(jìn)行,促使顯色基團(tuán)不斷分解,同時產(chǎn)生大量2紅色沉淀,從而引起納氏試劑靈敏度的降低。1 2氨氮反應(yīng)原理了解氨氮反應(yīng)原理對我們理解反應(yīng)過程,控制反應(yīng)條件有重要意義。納氏試劑與氨氮反應(yīng)的情況較為復(fù)雜,隨反應(yīng)物質(zhì)含量不同而分別按方程式(5)(9)進(jìn)行。一般情況,納氏試劑主要用于微量氨氮測定,其反應(yīng)式為(5)式和(8)式。(9)式表明3與4+在水溶液中可相

3、互轉(zhuǎn)化,主要受溶液的影響。1.3酒石酸鉀鈉掩蔽原理水體中常見金屬離子有2+、2+、2+、2+等,若含量較高,易與納氏試劑中-或-反應(yīng)生成沉淀或渾濁,影響比色。因而在加入納氏試劑前,需先加入酒石酸鉀鈉,以掩蔽這些金屬離子,其掩蔽原理如下:2氨氮實驗的影響因子及解決方法2.1商品試劑純度納氏試劑比色法實驗所用試劑主要有46642、2、。某些市售分析純試劑常達(dá)不到要求,從而給實驗造成較大影響,據(jù)我們的經(jīng)驗,影響實驗的試劑主要是46642和2。不合格酒石酸鉀鈉會導(dǎo)致實驗空白值高和引起實際水樣渾濁,影響測定。不純試劑從外觀上難以鑒別,只有通過預(yù)實驗檢驗才能判定是否符合要求。2為無色結(jié)晶體或白色顆粒粉末,

4、變質(zhì)的2試劑常見紅色粉末夾雜其中。據(jù)經(jīng)驗,試劑中含有少量紅色粉末的試劑還可使用,但仍要避免稱取紅色粉末配制反應(yīng)試劑。2.2反應(yīng)試劑配制納氏試劑有2種配制方法2,第一種方法利用、2和配制,第二種方法利用、2和配制。2種方法均可產(chǎn)生顯色基團(tuán)42-,一般常用第一種方法配制。該方法關(guān)鍵在于把握2的加入量,這決定著獲得顯色基團(tuán)含量的多少,進(jìn)而影響方法的靈敏度。但方法未給出2的確切用量,需要根據(jù)試劑配制過程中的現(xiàn)象加以判斷,經(jīng)驗性強(qiáng),因而較難把握。有人據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出2與的用量比為0.441時(即8.82溶于20溶液),效果很好。我們依據(jù)上述納氏試劑配制反應(yīng)原理,根據(jù)反應(yīng)方程(5)式和(6)式得出2與的最佳用

5、量比為0.411(即8 22溶于20溶液),以此比例配制的納氏試劑經(jīng)多次實驗檢驗,靈敏度均能達(dá)到實驗要求。配制過程中,2一般溶解較慢,為加快反應(yīng)速度,節(jié)省反應(yīng)時間,有人提出可在低溫加熱中進(jìn)行配制,還可防止2紅色沉淀提前出現(xiàn)。酒石酸鉀鈉配制方法較為簡單,但對于不合格試劑,由于銨鹽含量較大,只靠加熱煮沸并不能完全除去,可采取以下2種方法:(1)向定容后的酒石酸鉀鈉溶液中加入5納氏試劑,沉淀后取上層清液使用。(2)向酒石酸鉀鈉溶液中加少量堿,煮沸蒸發(fā)至50左右后,冷卻并定容至100。我們認(rèn)為,第二種方法優(yōu)于第一種方法,即使銨鹽含量很高的酒石酸鉀鈉,經(jīng)處理后空白值也能滿足實驗要求。2.3高空白實驗值空

6、白實驗值可反映實驗過程中各種因素對物質(zhì)分析的綜合影響,空白值高會影響實驗的精密度和準(zhǔn)確度,因而每個實驗對空白值均有一定要求。氨氮實驗空白值一般要求吸光度0.030。但有時空白值遠(yuǎn)高于此,影響因素主要有試劑空白高、實驗用水氨含量高以及濾紙含有一定銨鹽。2.3.1試劑對實驗空白值的影響實驗表明,用2.2中第二種方法配制的納氏試劑的空白實驗,吸光度一般比按第一種方法配制的納氏試劑的空白實驗值高近一倍多,且大于0 0305。雖然用第一種方法配制納氏試劑較為麻煩,但因?qū)嶒灴瞻字递^低,所以成為首選的方法。市售分析純酒石酸鉀鈉,有時銨鹽含量較高,直接加熱煮沸配制,往往造成空白實驗值高。所以要降低空白值,可按

7、2 2中方法配制酒石酸鉀鈉溶液,效果很好。2.3.2實驗用水對空白值的影響氨氮實驗用水要求為無氨水,若空氣中氨溶于水或有銨鹽通過其它途徑進(jìn)入實驗用水中,含量達(dá)到方法檢測限,則可導(dǎo)致實驗空白值高,所以無氨水每次用后應(yīng)注意密閉保存。有實驗研究用新鮮蒸餾水代替無氨水測氨氮,實驗空白值和標(biāo)準(zhǔn)曲線與用無氨水的方法無顯著差異,并具有較高的精密度和準(zhǔn)確度。可見只要實驗用水不含氨或極低含量氨,不論蒸餾水是否重蒸,均可使用。2.3.3濾紙對空白值的影響氨氮實驗需將水樣過濾后測定,所以實驗還需做過濾空白對照實驗,以扣除濾紙影響。由于濾紙一般都含有銨鹽,因而可引起過濾空白值升高。有實驗表明,不同濾紙或同種濾紙但不同

8、張之間銨鹽含量差別很大,有些含量較高的濾紙雖多次用水洗滌,但仍達(dá)不到實驗要求。因此使用前需對每一批次濾紙進(jìn)行抽檢,淋洗時要少量多次。我們選用經(jīng)稀浸泡并洗凈的0.45醋酸乙酯纖維濾膜過濾水樣,解決了用濾紙過濾產(chǎn)生的高空白問題。不僅過濾空白值低,而且重復(fù)性好,所以推薦使用濾膜過濾。2.4反應(yīng)條件控制2.4.1反應(yīng)溫度對實驗的影響溫度影響納氏試劑與氨氮反應(yīng)的速度,并顯著影響溶液顏色。實驗表明,反應(yīng)溫度為25時,顯色最完全;515吸光度無顯著改變,但其顯色不完全;當(dāng)溫度達(dá)30時,溶液褪色,吸光度出現(xiàn)明顯偏低現(xiàn)象4。因而實驗顯色溫度應(yīng)控制在2025,以保證分析結(jié)果的可靠性。2.4.2反應(yīng)時間對實驗的影響

9、實驗表明,反應(yīng)時間在10之前,溶液顯色不完全;1030顏色較穩(wěn)定;3045顏色有加深趨勢;4590顏色逐漸減褪。因而,用納氏試劑光度法測定水中氨氮時,顯色時間應(yīng)控制在1030,以盡快的速度進(jìn)行比色,達(dá)到分析的精密度和準(zhǔn)確度。2.4.3反應(yīng)體系對實驗的影響由氨氮反應(yīng)原理可知,-濃度影響反應(yīng)平衡。實驗表明,水樣的變化對顏色的強(qiáng)度有明顯影響,水樣呈中性或堿性,得出的測定結(jié)果相對偏差符合分析要求,呈酸性的水樣無可比性,所以對于廢水樣應(yīng)特別注意調(diào)節(jié)體系的值,最好將溶液顯色控制在11 812.4,以保證結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。還有研究表明,太低時,顯色不完全,過高時溶液會出現(xiàn)渾濁,當(dāng)為13時顯色較完全,且不

10、產(chǎn)生渾濁,因此溶液值宜選為13。2 5水體中物質(zhì)干擾實際水樣中除含待測組分外,還含有其它成分,特別對于廢水樣,所含物質(zhì)更為復(fù)雜,因而水樣中都不同程度的存在干擾物質(zhì),影響氨氮比色測定。對于一般地表水,干擾物質(zhì)主要為2+、2+等金屬離子,一般通過過濾加掩蔽劑酒石酸鉀鈉即可消除。但我們曾發(fā)現(xiàn),向過濾后的實際水樣中加入酒石酸鉀鈉出現(xiàn)渾濁,但標(biāo)準(zhǔn)曲線組卻未出現(xiàn)渾濁的現(xiàn)象,從而使水樣無法比色測定。這與酒石酸鉀鈉試劑不合格有關(guān),非水樣干擾問題。當(dāng)酒石酸鉀鈉試劑中含有較多2+、2+雜質(zhì)時,與實際水樣中2+、2+共同反應(yīng),生成較多量的酒石酸鈣或酒石酸鎂,從而析出使過濾水樣變渾濁;由于蒸餾水中2+、2+痕量,因此

11、未出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。此時應(yīng)更換酒石酸鉀鈉試劑,重新測定。2.6樣品稀釋納氏試劑光度法測定氨氮,當(dāng)水樣氨氮濃度大于2.0/時,則需將水樣稀釋后測定,稱為“事前稀釋”。這種稀釋方法相對準(zhǔn)確,但測定前不好預(yù)料,不利于大批量樣品的及時分析。另一種稀釋方法是直接將顯色后的樣品進(jìn)行稀釋比色,稱為“事后稀釋”。有研究表明,對于難以預(yù)料的超出濃度測定線性范圍含量的含氨氮廢水樣品,用2種稀釋方法得到的對比實驗結(jié)果,相對誤差滿足環(huán)境監(jiān)測分析要求。對比結(jié)果還表明,若用無氨水作稀釋溶劑,事后稀釋以負(fù)誤差居多,但配制一定量的空白溶液作稀釋溶劑可抵消一部分負(fù)誤差。3小結(jié)由實驗和討論可知,納氏試劑光度法測定氨氮應(yīng)注意和解決6種常見問題:(1)應(yīng)注意主要試劑性狀,選購合格試劑。(2)試劑的正確配制決定著方法靈敏度,特別要注意理解納氏試劑配制原理,正確掌握納氏試劑配制要領(lǐng)。(3)降低空白實驗值可提高實驗精密度,對實驗用水、試劑空白和過濾濾紙要注意檢查。(4)反應(yīng)條件,如溫度、時間、