CN111175237A - 测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水质检测领域，公开了一种测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法。该方法包括以下步骤：1)利用水杨酸钠与酒石酸钾钠配制水杨酸钠显色剂的步骤；2)利用固体氢氧化钠调节次氯酸钠使用液的pH的步骤；3)配制亚硝基铁氰化钠溶液的步骤；4)取水样加入所述显色剂、所述亚硝基铁氰化钠溶液、所述次氯酸钠使用液以及指示剂，显色后，在697nm处用利用分光光度计测量吸光度的步骤。本发明提供的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，步骤简单且测定更为准确，可广泛应用于化工、卫生、环保等地表水、地下水、生活饮用水、生活污水和工业废水中氨氮的测定，尤其是环保氨氮的监测中。

Description

测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法
技术领域
本发明涉及水质检测领域，具体地涉及一种测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法。
背景技术
水中的氨氮是指以游离氨(或称非离子氨，NH3)和离子氨(NH4+)形式存在的氮，测定水中各种形态的氮化合物，有助于评价水体被污染程度和“自净”的程度。氨氮是我国各级环保监测站点的必测项目之一，可从氨氮的含量推断出水体污染的严重程度，是我国水体环境监测的主要指标。近些年我国水体环境污染越发严重，随着污染的不断加剧，水体的富养化以及其引起的水体蓝藻、赤潮现象也越来越严重，而氮盐是水体富养的重要营养盐之一。水体中的氨氮超标对人体及社会环境会造成很大的危害性，因此，水质监测项目中对于氨氮的检测标准的制定与执行具有非常重大的意义。
国内外检测氨氮的标准分光光度法主要有：纳氏试剂法和水杨酸分光光度法。纳氏试剂法为剧毒方法，我国环保行业标准HJ 536-2009《氨氮的测定水杨酸分光光度法》测定氨氮，与国际接轨，无毒、灵敏度比纳氏试剂法高、稳定性好，不仅适用于环保监测，也适用于地表水、地下水、生活饮用水、生活污水和工业废水等氨氮含量的测定。但在氨氮测定实际工作中发现：①水杨酸显色剂配方较为复杂：先将水杨酸和氢氧化钠溶解混合后，仍有少量水杨酸不溶解且悬浮，需用氢氧化钠和盐酸调至溶液pH为6.0-6.5时水杨酸才能全部溶解；②为达到反应条件(pH＝11.7)，反应物次氯酸钠在使用前须用水和氢氧化钠溶液c(NaOH)＝2mol/L稀释成含有效氯浓度3.5g/L、游离碱浓度0.75mol/L(以NaOH计)的次氯酸钠溶液后再使用。用液体氢氧化钠稀释调整次氯酸钠溶液游离碱浓度，其配制溶液、计算繁琐，体积误差大，计算游离碱浓度达到0.75mol/L而实际测定时游离碱浓度偏低，达不到0.75mol/L，因而达不到反应条件(pH＝11.7)，致使反应显色慢或显色不正常，导致分析结果不准确。
因此，急需改进氨氮的测定方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的操作复杂、反应显色慢或显色不正常，分析结果不准确等问题，提供测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，该方法操作简便且测定准确。
为了实现上述目的，本发明提供了一种测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，该方法包括以下步骤：
1)利用水杨酸钠与酒石酸钾钠配制水杨酸钠显色剂的步骤；
2)利用固体氢氧化钠调节次氯酸钠使用液的pH的步骤；
3)获取亚硝基铁氰化钠溶液的步骤；
4)取水样加入所述显色剂、所述亚硝基铁氰化钠溶液、所述次氯酸钠使用液以及指示剂，显色后，利用分光光度计测量吸光度的步骤。
优选地，步骤1)中，所述水杨酸钠显色剂中，所述酒石酸钾钠的浓度为40-60g/L。
优选地，步骤1)中，所述水杨酸钠显色剂中，水杨酸钠的浓度为50-70g/L。
优选地，所述水杨酸钠显色剂的pH值为6.0-6.5。
优选地，步骤2)中，所述次氯酸钠使用液中的有效氯浓度为3-4/L。
优选地，步骤2)中，所述次氯酸钠使用液中的游离碱浓度为0.7-0.8mol/L。
优选地，步骤2)中，将所述次氯酸钠使用液的pH调节至13-14。
优选地，步骤3)中，所述亚硝基铁氰化钠溶液的浓度为8-12g/L。
优选地，步骤4)中，相对于1ml所述水样，所述显色剂的加入量为100-150μl。
优选地，所述亚硝基铁氰化钠溶液的加入量为10-15μl。
优选地，所述次氯酸钠使用液的加入量为10-15μl。
优选地，所述指示剂为溴百里酚蓝指示剂。
优选地，步骤4)中，所述显色的条件包括：温度为15-30℃，时间为55-65min。
优选地，步骤4)中，测量波长为697nm。
本发明相较于现有技术具有以下优异效果：
1、通过利用水杨酸钠直接配制来替代现有的采用水杨酸与氢氧化钠的配制方式，简化了配制步骤，进一步缩短了该方法的操作时间，简化了操作步骤；
2、利用氢氧化钠固体替代液体形式对次氯酸钠使用液进行pH调整，不会产生体积变化，从而避免了因计算带来的体积误差造成的浓度偏差；
3、利用氢氧化钠固体替代液体调节pH的方式，pH更稳定，进一步保证了显色完全，测定更准确。
附图说明
图1为依据本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法得到的吸光度-氨氮浓度曲线；
图2为依据本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法的回收率控制图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，该方法包括以下步骤：
1)利用水杨酸钠与酒石酸钾钠配制水杨酸钠显色剂的步骤；
2)利用固体氢氧化钠调节次氯酸钠使用液的pH的步骤；
3)获取亚硝基铁氰化钠溶液的步骤；
4)取水样加入所述显色剂、所述亚硝基铁氰化钠溶液、所述次氯酸钠使用液以及指示剂，显色后，利用分光光度计测量吸光度的步骤。
下面对各步骤进行说明。
步骤1)：配制水杨酸钠显色剂
在本发明的方法中，利用水杨酸钠与酒石酸钾钠配制水杨酸钠显色剂。通过采用水杨酸钠替代现有的水杨酸与氢氧化钠的配制方式，水杨酸钠易溶于水，且溶解快、不悬浮，同时，水杨酸钠饱和溶液pH值为6.5，无需氢氧化钠和盐酸调解溶液pH，简化的配制步骤，操作更为方便。
在本发明的方法中，优选地，所述水杨酸钠显色剂中，所述酒石酸钾钠的浓度为40-60g/L，更优选为50g/L。
在本发明的方法中，优选地，所述水杨酸钠显色剂中，水杨酸钠的浓度为50-70g/L，更优选为60g/L。
在本发明的方法中，优选地，所述水杨酸钠显色剂的pH值为6.0-6.5。
步骤2)：配制次氯酸钠使用液
在本发明的方法中，优选地，利用固体氢氧化钠调节次氯酸钠使用液的pH。通过以氢氧化钠固体替代液体形式对次氯酸钠使用液游离碱浓度进行稀释调整，无需配制NaOH溶液，稳定且不影响体积，避免了因计算带来的体积误差造成浓度低，保证了混合后的溶液pH值准确，从而使得显色完全，测定更为准确。
在本发明的方法中，优选地，所述次氯酸钠使用液中的有效氯浓度为3-4g/L，更优选为3.516g/L。
在本发明的方法中，优选地，所述次氯酸钠使用液中的游离碱浓度为0.7-0.8mol/L，更优选为0.7512mol/L。
在本发明的方法中，优选地，将所述次氯酸钠使用液的pH调节至13-14，更优选为13.88。
步骤3)：获取亚硝基铁氰化钠溶液
在本发明中，可以商购获得，也可以配制得到。
优选地，所述亚硝基铁氰化钠溶液的浓度为8-12g/L，更优选为10g/L。
步骤4)：测量吸光度
在本发明的方法中，取水样加入所述显色剂、所述亚硝基铁氰化钠溶液、所述次氯酸钠使用液以及指示剂，显色后，利用分光光度计测量吸光度的步骤。
优选地，测量波长为697nm。
在本发明的方法中，优选地，相对于1ml所述水样，所述显色剂的加入量为100-150μl，更优选为125μl。
在本发明的方法中，优选地，所述亚硝基铁氰化钠溶液的加入量为10-15μl，更优选为10μl。
在本发明的方法中，优选地，所述次氯酸钠使用液的加入量为10-15μl，更优选为10μl。
在本发明的方法中，优选地，所述指示剂为溴百里酚蓝指示剂。
在本发明的方法中，优选地，所述显色的条件包括：温度为15-30℃，时间为55-65min；更优选地，所述显色的条件包括：温度为25℃，时间为60min。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，水杨酸钠分光光度法的测定按照行业标准HJ 536-2009水杨酸分光光度法进行，在没有特别说明的情况下，所使用的各种试剂通过商购获得。
实施例1
1)配制水杨酸钠显色剂
称取6g水杨酸钠[C6H4(OH)COONa]，加入水搅拌使之完全溶解；再称取5g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6·4H2O)溶于水中，与上述溶液合并后移入100ml容量瓶中，加水稀释至标线，得到水杨酸钠显色剂，备用，测得其pH值为6.50。
2)配制次氯酸钠使用液
次氯酸钠试剂使用前其标定浓度为25.2450g/L，游离碱浓度为0.0780mol/L(以NaOH计)。将7.7g固体氢氧化钠用水溶解，转移至250ml容量瓶中，再加入35ml次氯酸钠试剂，加水稀释至标线，测定调整后的有效氯浓度为3.516g/L，游离碱浓度为0.7512mol/L，得到次氯酸钠使用液，备用。
3)配制亚硝基铁氰化钠溶液
称取0.1g亚硝基铁氰化钠{Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O}置于10ml比色管中，加水至标线，得到亚硝基铁氰化钠溶液(ρ＝10g/L)，备用。
4)测试
按照行业标准HJ 536-2009进行，其中，乙醇(ρ＝0.79g/ml)，硫酸(ρ＝1.84g/ml)，硫酸吸收液(c(H2SO4)＝0.01mol/L)，显色剂为水杨酸钠-酒石酸钾钠溶液(实施例1制得)，次氯酸钠使用液(实施例2制得)，亚硝基铁氰化钠溶液(实施例3制得)，清洗溶液(将100g氢氧化钾溶于100ml水中，溶液冷却后加900ml乙醇)，溴百里酚蓝指示剂(ρ＝0.5g/L)，氨氮标准贮备液(ρN＝1000μg/ml)，氨氮标准中间液(ρN＝100μg/ml)，氨氮标准使用液(ρN＝1μg/ml)。
具体操作方式为：
6支10ml比色管中，分别吸取1mg/l氨氮标准使用液0.00ml、1.00ml、2.00ml、4.00ml、6.00ml、8.00ml，用水稀释至8.00ml，再向比色管内分别加入1.00ml水杨酸钠显色剂和2滴亚硝基铁氰化钠，混匀。再滴入2滴次氯酸钠使用液(固体氢氧化钠调整后的)并混匀，加水稀释至10ml标线，充分混匀，静置显色60min后，用10mm比色皿于697nm波长处，以试剂空白为参比，测其吸光度，其吸光度值为同一实验室5名试验人员平行测定结果的平均值。采用表1(标准工作溶液氨氮浓度与吸光度)所列的吸光度及系列浓度进行线性回归，得到线性方程为C＝1.3098A-0.0003，相关系数R＝0.999969，得到如图1所示的吸光度-氨氮浓度曲线。
表1
浓度C/mg·L<sup>-1</sup> 吸光度A
0.000 0.0000
0.125 0.0976
0.250 0.1904
0.500 0.3781
0.750 0.5710
1.000 0.7658
由图1和线性回归方程可知：吸光度-氨氮浓度呈线性正相关，线性好，且相关系数R≥0.999，满足分析要求。
实施例2
1)配制水杨酸钠显色剂
称取6g水杨酸钠[C6H4(OH)COONa]，加入水搅拌使之完全溶解；再称取5g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6·4H2O)溶于水中，与上述溶液合并后移入100ml容量瓶中，加水稀释至标线，得到水杨酸显色剂，备用，测得其pH值为6.50。
2)配制次氯酸钠使用液
次氯酸钠试剂使用前其标定浓度为25.2450g/L，游离碱浓度为0.0780mol/L(以NaOH计)。将7.7g固体氢氧化钠用水溶解，转移至250ml容量瓶中，再加入35ml次氯酸钠试剂，加水稀释至标线，测定调整后的有效氯浓度为3.516g/L，游离碱浓度为0.7512mol/L，得到次氯酸钠使用液，备用。
3)配制亚硝基铁氰化钠溶液
称取0.1g亚硝基铁氰化钠{Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O}置于10ml比色管中，加水至标线，得到亚硝基铁氰化钠溶液(ρ＝10g/L)，备用。
4)测试
取地下水、污水、浓度为0.500mg/L和0.875mg/L的标准样品进行测定，具体操作方式为：采用与实施例1相同的操作方式测定水质氨氮。
标准样品和实际水样的重复次数均为10次，以10次平行测定结果的算术平均值，作为标样和水样中氨氮含量，测定结果见表2。计算相应的标准偏差(mg/L)、相对标准偏差(％)和相对误差(％)，标样和水样精密度和准确度计算结果见表3。
表2
Figure BDA0002361208620000091
表3
Figure BDA0002361208620000092
由表3可知：标准样品和实际水样的标准偏差(mg/L)、相对标准偏差(％)和相对误差(％)，均在标准要求范围内，表明采用本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法具有良好的精密度和准确度。
实施例3
1)配制水杨酸钠显色剂
称取6g水杨酸钠[C6H4(OH)COONa]，加入水搅拌使之完全溶解；再称取5g酒石酸钾钠(KNaC4H6O6·4H2O)溶于水中，与上述溶液合并后移入100ml容量瓶中，加水稀释至标线，得到水杨酸显色剂，备用，测得其pH值为6.50。
2)配制次氯酸钠使用液
次氯酸钠试剂使用前其标定浓度为25.2450g/L，游离碱浓度为0.0780mol/L(以NaOH计)。将7.7g固体氢氧化钠用水溶解，转移至250ml容量瓶中，再加入35ml次氯酸钠试剂，加水稀释至标线，测定调整后的有效氯浓度为3.516g/L，游离碱浓度为0.7512mol/L，得到次氯酸钠使用液，备用。
3)配制亚硝基铁氰化钠溶液
称取0.1g亚硝基铁氰化钠{Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O}置于10ml比色管中，加水至标线，得到亚硝基铁氰化钠溶液(ρ＝10g/L)，备用。
4)测试
在已知含量的样品中加入一定量的氨氮标准溶液，进行标准添加回收率试验，采用与实施例1相同的操作方式测定水质氨氮。
样品值为10次重复测定结果的平均值，实测值(标+样)为10次重复测定结果的平均值，结果见表4。
按下式计算平均回收率和回收率的标准差：
平均回收率
Figure BDA0002361208620000101
回收率的标准差
Figure BDA0002361208620000102
表4
Figure BDA0002361208620000111
按下式计算回收率的下控制限和上控制限：
Figure BDA0002361208620000113
Figure BDA0002361208620000112
回收率控制图见图2。
由图2和表4可知：操作过程处于稳定状态，实验过程可控。平均回收率在上下控制限范围内，表明本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法准确可行。
采用本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其分光光度法绘制标准曲线，线性好，相关系数0.999969，在0.999以上；取标准样品及水样进行测试，测定混和后的溶液pH值为11.74，达到了反应条件；采用本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法测定标准样品和实际水样的标准偏差(mg/L)为0.0070-0.0103、相对标准偏差(％)为0.80-2.91、相对误差(％)为0.34-1.0，测定结果符合原分析标准精密度和准确度要求，表明本发明的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法具有良好的精密度和准确度；取地下水、污水、浓度为0.500mg/L和0.875mg/L的标准样品进行加标回收试验，平均回收率为97.9％，回收率高且在控制范围内，证明此方法准确可行。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)利用水杨酸钠与酒石酸钾钠配制水杨酸钠显色剂的步骤；
2)利用固体氢氧化钠调节次氯酸钠使用液的pH的步骤；
3)获取亚硝基铁氰化钠溶液的步骤；
4)取水样加入所述显色剂、所述亚硝基铁氰化钠溶液、所述次氯酸钠使用液以及指示剂，显色后，利用分光光度计测量吸光度的步骤。
2.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤1)中，所述水杨酸钠显色剂中，所述酒石酸钾钠的浓度为40-60g/L。
3.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤1)中，所述水杨酸钠显色剂中，水杨酸钠的浓度为50-70g/L。
4.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，所述水杨酸钠显色剂的pH值为6.0-6.5。
5.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤2)中，所述次氯酸钠使用液中的有效氯浓度为3-4g/L。
6.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤2)中，所述次氯酸钠使用液中的游离碱浓度为0.7-0.8mol/L。
7.根据权利要求6所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤2)中，将所述次氯酸钠使用液的pH调节至13-14。
8.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤3)中，所述亚硝基铁氰化钠溶液的浓度为8-12g/L。
9.根据权利要求1所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤4)中，相对于1ml所述水样，所述显色剂的加入量为100-150μl；
优选地，所述亚硝基铁氰化钠溶液的加入量为10-15μl；
优选地，所述次氯酸钠使用液的加入量为10-15μl；
优选地，所述指示剂为溴百里酚蓝指示剂。
10.根据权利要求9所述的测定水质氨氮的水杨酸钠分光光度法，其中，步骤4)中，所述显色的条件包括：温度为15-30℃，时间为55-65min；
优选地，步骤4)中，测量波长为697nm。
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