CN104483280A - 一种快速检测氨氮脱除率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速检测氨氮脱除率的方法，它包括制备浓度为50%的酒石酸钾钠溶液、配制纳氏试剂、制备氨氮标准工作液、制定标准曲线和样品测定，本发明设定了高、中、低三个浓度的氨氮标准工作液，当不能确定样品中氨氮浓度大小时，则可以同时用不同浓度的氨氮标准工作液，做不同的标准曲线来确定检测样品的氨氮浓度，然后通过公式计算得到氨氮脱除率值，本发明有效的降低了有毒试剂的使用量，减少了对操作人员的危害和环境的污染，检测速度快，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效快速检测氨氮脱除率的方法，属化工领域。
背景技术
在治理环境氨氮污染的各种技术方案中，都要通过氨氮脱除率来检测所用方法的优劣，对于脱除氨氮能力强弱菌株的筛选也需要通过氨氮脱除率来判断，氨氮检测在生活用水或废水的循环利用及有害性鉴定中有着非常重要的地位。目前测定水体中氨氮的常用方法有比色法（纳氏试剂分光光度法、苯酚－次氯酸盐比色法、水杨酸－次氯酸盐比色法）、蒸馏- 滴定法、离子色谱法、流动注射法、氨气敏电极法等。其中以纳氏试剂光度法最为常用，是作为经典方法与国家标准方法，也是我国《地表水环境质量标准》规定的分析方法之一，属于测定氨氮浓度的首选手段。
纳氏法是把待检的水样通过絮凝沉淀法或蒸馏法预处理后得到较纯的氨，然后根据水中的氨与纳氏试剂(K2HgI4) 在强碱性介质中反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在波长410～425nm 范围内测其吸光度，由吸光度值计算水中氨氮的含量。本法操作简便、灵敏度较高，适应范围广，适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中氨氮含量和净化处理后氨氮脱除率的测定，但该法需用有毒试剂四碘汞钾和强碱，对操作人员和环境影响大。
目前国家标准和一般的实验室在用纳氏试剂检测水质氨氮浓度的时候，通常都采用分光光度法。分光光度计是国家标准常用的化合物分析测量仪器，分光光度法是利用分光光度计进行测量分析，该方法是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱, 对物质进行定性、定量分析的方法，该法已被广泛的应用于医学、环境、材料、食品等科学领域。而酶标仪是酶联免疫测定的常用仪器，在测定物质含量方面，分光光度计和酶标仪原理类似，两者均服从朗伯-比尔定律，即物质在一定波长处的吸光度与浓度之间存在线性关系，从而实现对化合物定量检测的目的。在实际测量操作中，分光光度计需要的试剂和样品量大，操作繁琐，还得一次一次地清洗比色皿，测定时间比较长，存在工作量大等缺点；酶标仪则具有检测快速、试剂和样品微量、一次检测多个样品效率高，适于大批量样品的快速分析等优点，好的酶标仪可以全自动操作，可以测吸收、荧光以及化学发光，比分光光度计应用范围广。更重要的是，纳氏试剂分光光度法需要的试剂和样品量大，这就要求有毒试剂四碘汞钾和强碱的用量大，虽然该方法具有操作简便、灵敏等特点，但纳氏试剂毒性很强，对操作人员和环境危害大。因此，人们对能够减少显色液体积和纳氏试剂用量的快速高效检测测定水体中氨氮浓度的方法存在极大的需求。
发明内容
本发明目的就是克服现有纳氏试剂测定水体氨氮脱除率的方法和技术存在的缺陷，提供一种能够高效准确便捷的检测水体中氨氮含量和氨氮脱除率的检测方法，本发明的另一个目的就是减少有毒试剂的使用量，以降低对操作人员的危害和环境的污染。
本发明的方案就是采用酶标仪代替分光光度计来改变传统的水体中氨氮脱除率的检测方法。它包括下列步骤：一、制备浓度50%酒石酸钾钠溶液。二、配制纳氏试剂，参照《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ535-2009）内容“4.4纳氏试剂的配制”中“4.4.1二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCI2-KI-KOH）溶液”。三、制备浓度为1mg/mL的氨氮标准贮备溶液。临检测前根据所测样品氨氮浓度的大小配制相对应浓度的氨氮标准工作液。四、制定标准曲线。五、样品测定。实际操作时用96孔板，同时进行做标准曲线和检测脱除氨氮前后的样品。本发明根据所测样品氨氮不同浓度，设置了高中低三个浓度的氨氮标准工作液，当不能确定样品中氨氮浓度的大小时，则可以同时用不同浓度的氨氮标准工作液做不同的标准曲线来确定检测样品的氨氮浓度。然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
根据国家标准，纳氏分光光度法，当取样为50 mL，使用20 mm比色皿，测定下限为0.1 mg/L，上限为2.0 mg/L。改用本发明的酶标法，取样50-100μL，使用96孔板，测定下限为0.05 mg/L，上限为100mg/L。并且可以多样品同时测定，能够连续快速测定从低浓度到高浓度氨氮，是省时省力省试剂的较好方法。
本发明的有益效果：一是有效降低了有毒试剂的使用量，以减少对操作人员的危害和环境的污染。二是可以同时进行做标准曲线和测定脱除氨氮前后的样品来计算样品中氨氮脱除率，消除不同批次测量造成的误差；三是检测速度快，大大缩短了测量时间；四是省去了反复多次清洗比色皿的过程；五是检测上下限都比分光光度法扩大了，适用于由低到高不同氨氮含量的水体检测，所以该方法的应用范围广泛。
具体实施方式：
实施例一：低浓度氨氮的检测
1、酒石酸钾钠溶液配制
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度50%酒石酸钾钠溶液。
2、纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液。
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温。
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月。
3、制备氨氮标准溶液
（1）氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL。
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000mL，可在2℃-5℃保存1个月。
（2）氨氮标准工作溶液，临用前配制。
吸取0.01mL氨氮标准贮备溶液于10mL容量瓶中，加水稀释至10mL，浓度为1μg/mL。
4、标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、5μL、10μL、20μL、40μL、60μL、80μL和100μL浓度为1μg/mL的氨氮标准工作溶液，各管加无氨水至100μL。加入1.5μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂2.0μL摇匀。放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线。
5、样品氨氮脱除率测定
在做标准曲线的同时，直接取100μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度。通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
实施例二：中浓度氨氮的检测
1、酒石酸钾钠溶液配制
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度为50%酒石酸钾钠溶液。
2、纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液。
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温。
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月。
3、氨氮标准溶液
（1）氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL。
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000mL，可在2℃-5℃保存1个月。
（2）氨氮标准工作溶液，临用前配制。
吸取0.01mL氨氮标准贮备溶液于1.5mL离心管中，加0.99mL无氨水稀释至1mL，浓度为10μg/mL。
4、标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、5μL、10μL、20μL、40μL、60μL、80μL和100μL浓度为10μg/mL的氨氮标准工作溶液，各管加无氨水至100μL。加入15μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂20μL摇匀。放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线。
5、样品测定
在做标准曲线的同时，直接取100μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度。通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
实施例三：高浓度氨氮的检测
1、酒石酸钾钠溶液配制
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度50%酒石酸钾钠溶液。
2、纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液。
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温。
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月。
3、氨氮标准溶液
（1）氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL。
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000 mL，可在2℃-5℃保存1个月。
（2）氨氮标准工作溶液，临用前配制。
吸取0.1mL氨氮标准贮备溶液于1.5mL离心管中，加0.9mL无氨水稀释至1mL，浓度为100μg/mL。
4、标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、2μL、5μL、15μL、25μL、35μL、45μL和50μL浓度为100μg/mL的氨氮标准工作溶液，加无氨水至50μL。加入75μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂100μL摇匀。放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线。
5、样品测定
在做标准曲线的同时，直接取50μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度。通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
Claims (4)
1.一种快速检测氨氮脱除率的方法，其特征在于：它包括下列步骤：（1）制备浓度50%酒石酸钾钠溶液；（2）配制纳氏试剂，参照《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ535-2009）内容“4.4纳氏试剂的配制”中“4.4.1二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCI2-KI-KOH）溶液”；（3）制备浓度为1mg/mL的氨氮标准贮备溶液，临检测前根据所测样品氨氮浓度的大小配制相对应浓度的氨氮标准工作液；（4）制定标准曲线；（5）样品测定，实际操作时用96孔板，同时进行做标准曲线和检测脱除氨氮前后的样品，根据所测样品氨氮不同浓度，设置了高中低三个浓度的氨氮标准工作液，当不能确定样品中氨氮浓度的大小时，则可以同时用不同浓度的氨氮标准工作液做不同的标准曲线来确定检测样品的氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
2.根据权利要求1所述的快速检测氨氮脱除率的方法，其中低浓度氨氮的检测步骤如下：
（1）配制酒石酸钾钠溶液
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度50%酒石酸钾钠溶液；
（2）纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液；
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温；
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加；
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月；
（3）制备氨氮标准溶液
①氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL；
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000mL，可在2℃-5℃保存1个月；
②氨氮标准工作溶液，临用前配制；
吸取0.01mL氨氮标准贮备溶液于10mL容量瓶中，加水稀释至10mL，浓度为1μg/mL；
（4）标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、5μL、10μL、20μL、40μL、60μL、80μL和100μL浓度为1μg/mL的氨氮标准工作溶液，各管加无氨水至100μL，加入1.5μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂2.0μL摇匀，放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度，以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线；
（5）样品氨氮脱除率测定
在做标准曲线的同时，直接取100μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度，通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
3.根据权利要求1所述的快速检测氨氮脱除率的方法，其中中浓度氨氮的检测步骤如下：
（1）配制酒石酸钾钠溶液
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度为50%酒石酸钾钠溶液；
（2）纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液；
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温；
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加；
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月；
（3）氨氮标准溶液
①氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL；
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000mL，可在2℃-5℃保存1个月；
②氨氮标准工作溶液，临用前配制；
吸取0.01mL氨氮标准贮备溶液于1.5mL离心管中，加0.99mL无氨水稀释至1mL，浓度为10μg/mL；
（4）标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、5μL、10μL、20μL、40μL、60μL、80μL和100μL浓度为10μg/mL的氨氮标准工作溶液，各管加无氨水至100μL，加入15μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂20μL摇匀，放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度，以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线；
（5）样品测定
在做标准曲线的同时，直接取100μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度，通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
4.根据权利要求1所述的快速检测氨氮脱除率的方法，其中高浓度氨氮的检测步骤如下：
（1）配制酒石酸钾钠溶液
称取50.0g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6) 溶于100ml水中，加入3滴25%氢氧化钠溶液(NaOH，m/v)，加热煮沸，冷却后稀释至100ml，得浓度50%酒石酸钾钠溶液；
（2）纳氏试剂的配制
二氯化汞—碘化钾—氢氧化钾（HgC12，-KI-KOH）溶液；
称取15.0g氢氧化钾(KOH)，溶于50ml水中，冷却至室温；
称取5.0g碘化钾（KI），溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（HgCl2）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加；
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，可稳定1个月；
（3）氨氮标准溶液
①氨氮标准贮备溶液，浓度为1mg/mL；
称取3.8190g氯化铵（NH4Cl，在100℃-105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至1000 mL，可在2℃-5℃保存1个月；
②氨氮标准工作溶液，临用前配制；
吸取0.1mL氨氮标准贮备溶液于1.5mL离心管中，加0.9mL无氨水稀释至1mL，浓度为100μg/mL；
（4）标准曲线制定
在96孔培养板中，按顺序分别加入0μL、2μL、5μL、15μL、25μL、35μL、45μL和50μL浓度为100μg/mL的氨氮标准工作溶液，加无氨水至50μL，加入75μL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂100μL摇匀，放置10min后，用酶标仪在波长420nm下，以无氨水作参比，测量吸光度，以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线；
（5）样品测定
在做标准曲线的同时，直接取50μL待检样品（脱除氨氮前后的样品），按与校准曲线相同的步骤同时测量吸光度，通过标准曲线得到氨氮含量，计算出氨氮浓度，然后通过公式
计算即得到氨氮脱除率值。
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