一种铁、铜金属离子干扰下微量溶液中氨氮的测定方法

摘要

一种铁、铜金属离子干扰下微量溶液中氨氮的测定方法属于水质指标检测领域。目前现有国标中氨氮测定方法主要是针对地表水、生活污水和大部分工业废水。对于特定的水样往往缺乏有效的测定方法，特别是铁、铜含量高但体积很少的水样，常规的混凝沉淀或者蒸馏等预处理方法并不适用于微量水样中的氨氮测定。本发明利用50？mM？pH介于7.4~7.5的Mops缓冲液来沉淀金属离子，然后过滤；取4.5mL滤液加入到10mL具塞比色管中，用超纯水定容到10mL；采用纳式试剂分光光度法测定其氨氮浓度。本发明能够完全消除铜、二价铁和三价铁的干扰，操作简便，样品需要量少，且能够减少纳氏试剂的使用，满足环保要求。

说明书

技术领域

本发明属于水质指标检测领域，具体涉及一种铁、铜金属离子干扰下微量溶液中氨氮的测定方法。

背景技术

氨氮，是环境中以游离氨和铵离子形式存在的氮，主要是来自于有机氮的分解和硝态氮、亚硝态氮的还原。水环境中存在的氨氮一方面会影响水体的化学性质，可能导致水体富营养化，另一方面会影响参与氮循环的微生物，进而对整个群落结构产生直接或间接的影响。在实验室条件下模拟氨氮生成环境，特别是铁、铜等金属离子或化合物和硝态氮、亚硝态氮共同存在的环境，通过测定氨氮及其它含氮化合物的含量变化，有助于了解地下水、铁质给水管网中含氮化合物的转化机制，评价相应环境的污染状况。

目前氨氮的测定常采用纳氏试剂比色法、水杨酸-次氯酸盐比色法、气相分子吸收法和电极法。纳氏试剂比色法和水杨酸-次氯酸盐比色法操作简便、灵敏，仪器便宜，但是水中的钙、镁、铁、铜等金属离子都会干扰其测定，往往需要对水样进行预处理。电极法虽然一般不需要对水样进行预处理，但是电极的寿命以及再现性相对较差。离子色谱、气相分子吸收法比较简单，但是仪器较为昂贵难以广泛推广。

对于存在干扰的水样一般需要进行预处理。对于较清洁的水，可采用絮凝沉淀法，但是需要在碱性条件下（pH＞10）进行，这可能会影响氨氮的测定；过滤过程中需要使用滤纸，滤纸中存在的氨氮可能会产生干扰。对污染严重的水或工业废水，则用蒸馏法消除干扰，但该方法操作繁琐，费时费力。此外两种方法分别需要至少100ml和250ml水样，这并不适用于只有几毫升、氨氮浓度较低、铁铜含量高的水样。由于水样较少，导致pH难以调节，无法判断金属离子是否完全去除，最终可能导致平行效果差、误差大、对氨氮测定不灵敏、空白吸光度高等问题。

因此亟需提出一种适用于铁铜等离子含量高但体积小的水中氨氮预处理、测定方法，消除氨氮测定过程中铁铜等离子的干扰，以满足测定精度要求，并且能够简化实验程序，为研究铜、铁离子或其化合物作用下氨氮转化机制提供可靠依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效消除水样中铜、铁等离子干扰并准确测定微量水体中氨氮浓度的方法。

一种铁、铜金属离子干扰下微量溶液中氨氮的测定方法，其特征在于：

1）可有效消除铜、亚铁、三价铁等离子的干扰，最高可去除500mg/L的金属离子；

2）将50mMMOPs缓冲液pH调成7.4-7.5，取3ml待测水样与2ml缓冲液混合，涡旋10s左右，经沉淀20-30min或3000-5000转/分钟离心7-10分钟后，用注射器和0.22um一次性滤头过滤；

（如果二价铁含量较高，需要适当曝气并延长涡旋时间，滤液用邻菲罗啉试剂检测不显红色；如果氨氮浓度较高，可以减少取样量）

3）取4.5ml滤液于10ml具塞比色管中，用无氨超纯水定容到10ml，先加入200ul50%酒石酸钾钠溶液，充分混匀，再加入300ul纳氏试剂，混匀；显色十五分钟后，与420nm波长处测定其吸光度。

与现有氨氮预处理与测定方法相比，本发明具有以下有益效果：

1）金属离子去除过程中，溶液pH处于微碱性，可以有效避免pH过高导致氨氮挥发而引起的测定结果偏小；

2）采用10ml具塞比色管，相对于国标规定的50ml体系，这一方面对水样体积要求大大降低，另一方面降低了纳氏试剂等含汞剧毒药品的使用量，更加安全环保；

3）采用高浓度缓冲液来调节pH，沉淀金属离子，操作简便，误差更小；

4）针对性强，能够有效测定几毫升水样的氨氮浓度。

具体实施方式:

实施案例1

1）表1为采用本方法实测合成水样的吸光度，合成水样含有二价铜离子浓度为500mg/L，氨氮浓度为0mg/L，每种水样设置六组平行。结果表明，当二价铜离子含量不高于500mg/L时，水样与缓冲溶液以3/2的比例混合能够有效的消除金属离子干扰；缓冲溶液不会影响纳氏试剂的显色效果。

表1

2)表2表示通过常规方法检验不同定容体系之间是否存在显著性差异，合成水样的铵根浓度为分别为0,0.05,0.5,1mg/L，定容体积分别为10,25,50mL，酒石酸钾钠和纳氏试剂添加量根据比例调节。结果表明，定容体积对于吸光度没有显著影响，10mL的具塞比色管完全能够满足测试要求。

表2

3）表3为本方法实测合成水样的吸光度，合成水样分别含有500mg/L的Fe²⁺，Fe³⁺，Cu²⁺，每种金属离子分别对应铵根浓度0,0.05,0.5,1,8mg/L。结果表明该方法能够完全消除以上三种金属离子的干扰，准确度高。

表3

实施案例2

为对比预处理和测定效果，实验采用两种方法对分别对两种合成水样的氨氮浓度进行测定，其中方法1采用国标推荐的预处理和测定方法；方法2采用本发明所述方法。合成水样1成分为:Fe²⁺浓度为250mg/L，Cu²⁺浓度为250mg/L，NO₃^--N、NO₂^--N浓度都为10mg/L，氨氮浓度为1mg/L；合成水样2成分为:Fe³⁺浓度为500mg/L，Cu²⁺浓度为250mg/L，NO₃^--N、NO₂^--N浓度都为10mg/L，氨氮浓度为1mg/L。每组水样处理及测定6个平行样。

方法1：经稀释，混凝、沉淀、过滤后测定。分别取3mL合成水样1和2，用无氨超纯水稀释至100mL；加入1mL浓度为100g/L的硫酸锌溶液，混匀，再加入0.1-0.2mL浓度为250g/L的氢氧化钠溶液，调节pH为10.5，混匀直至大量絮凝沉淀产生；静置沉淀3min后，采用多次无氨水淋洗的定性滤纸过滤；取过滤后样品50ml，采用GB/T5750.5-2006推荐的纳氏试剂分光光度法测定氨氮浓度。测定合成水样1的氨氮浓度的相对标准偏差为43.22%，相对误差为23.79%,；测定合成水样2的氨氮浓度的相对标准偏差为26.30%，相对偏差-14.22%。

方法2：按本发明所述方法进行预处理和测定。

1）将50mMMOPs缓冲液pH调成7.4-7.5，取3ml待测水样与2ml缓冲液混合，涡旋10s左右，经沉淀20-30min或3000-5000转/分钟离心7-10分钟后，用注射器和0.22um一次性滤头过滤；

（如果二价铁含量较高，需要适当曝气并延长涡旋时间，滤液用邻菲罗啉试剂检测不显红色）

2）取4.5ml滤液于10ml具塞比色管中，用无氨超纯水定容到10ml，先加入200ul酒石酸钾钠溶液，充分混匀，再加入300ul纳氏试剂，混匀；显色十分钟后，与420nm波长处测定其吸光度。

合成水样1的测定结果相对标准偏差4.52%，相对偏差-1.20%；合成水样2的测定结果相对标准偏差4.00%，相对偏差2.78%。