水质总氮检测试剂及其制备方法和检测水质总氮含量的方法

摘要

本发明公开了一种水质总氮检测试剂及其制备方法和检测水质总氮含量的方法，该水质总氮检测试剂包括第一试剂、第二试剂和第三试剂，其中，所述第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，所述第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，所述第三试剂包括12～16wt％的盐酸。由此，该水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮含量的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种水质总氮检测试剂及其制备方法和检测水质总氮含量的方法。

背景技术

生活及工业污水中含有大量的有机胺及无机铵盐，在水体中均以氮的形式存在。水体中氮含量的增加同样会造成赤潮和藻华等环境危害。因此，水体中总氮污染物的去除意义重大。目前污水处理总氮的主要方法以生化法为主。生化法是通过好氧单元的硝化细菌在好氧条件下将有机氮和无机氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，再将硝化液回流至厌氧单元，在厌氧单元由反硝化细菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化为氮气排出，进而达到去除污水中总氮污染物与的目的。由于生化法的高效去除总氮污染物需要精度高且快速便捷的检测方法，因此研发高精度且快速便捷的总氮检测试剂和检测方法尤为重要。

目前污水处理过程中针对总氮的检测方法均执行HJ636-2012《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》，该标准具有检测精度高和可重复性好的优点，但同时也存在着消解等待时间长、检测设备操作较为复杂、检测废液产生量大以及检测设备较大不宜携带等问题。因此，开发检测精度高且便于携带的总氮检测试剂和检测方法对于解决总氮快速检测的意义重大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种水质总氮检测试剂及其制备方法和检测水质总氮含量的方法，该水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮含量的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种水质总氮检测试剂。根据本发明的实施例，该水质总氮检测试剂包括第一试剂、第二试剂和第三试剂，其中，第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，第三试剂包括12～16wt％的盐酸。

根据本发明实施例的水质总氮检测试剂，该水质总氮检测试剂包括第一试剂、第二试剂和第三试剂，其中，第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，第三试剂包括12～16wt％的盐酸。由此，该水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮含量的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

另外，根据本发明上述实施例的水质总氮检测试剂还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述第三试剂包括2.6～5.6wt％的硫酸。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述水质总氮检测试剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)取5.0～10.0g过硫酸钾溶于90～95mL去离子水，以便得到第一试剂；

(2)取2.0～5.0g氢氧化钠溶于95～98mL去离子水，以便得到第二试剂；

(3)取12.8～15mL质量浓度不小于31％的盐酸溶于85～87.2mL去离子水，以便得到第三试剂。

根据本发明实施例的制备水质总氮检测试剂的方法，分别配制5.0～10.0wt％的过硫酸钾、2～5wt％的氢氧化钠和12～16wt％的盐酸，从而得到水质总氮检测试剂的第一试剂、第二试剂和第三试剂。由此，通过该方法制备得到的水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮含量的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

另外，根据本发明上述实施例的水质总氮检测试剂还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述第三试剂采用1.42～3.1mL质量浓度不小于98％的浓硫酸溶于96.9～98.58mL去离子水得到。

在本发明的第三个方面，本发明提出了一种检测水质总氮含量的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(a)向消解比色管中加入水质总氮检测试剂的第一试剂和待测水质样品并混匀，以便得到混合反应液a；

(b)将所述混合反应液a和所述水质总氮检测试剂的第二试剂混匀，以便得到混合反应液b；

(c)将所述混合反应液b置于消解器进行消解；

(d)待步骤(c)消解完毕冷却至室温，将所述混合反应液b和所述水质总氮检测试剂的第三试剂混匀，以便得到混合反应液c；

(e)向所述混合反应液c中加入去离子水并混匀，以便得到检测液；

(f)将所述检测液置于紫外分光光度计，检测吸光度值，并通过标准曲线计算所述待测水质样品的总氮含量，

其中，所述水质总氮检测试剂采用上述水质总氮检测试剂或上述方法得到的水质总氮检测试剂。

根据本发明实施例的检测水质总氮含量的方法，首先向消解比色管中先后加入水质总氮检测试剂的第一试剂、第二试剂和待测水质样品混匀，然后将其混合溶液置于消解器进行消解，在此过程中，在碱性环境中，过硫酸钾和可以将待测水质样品中含氮有机物转化成可溶性硝酸盐，消解完毕冷却至室温，再加入第三试剂，通过加入第三试剂，可以中和第二试剂中过量的氢氧根离子，还可以降低在200～250nm的背景吸光值，最后将检测液置于紫外分光光度计，检测吸光度值，并通过标准曲线计算得到待测水质样品的总氮含量。由此，该检测方法具有以下优点：(1)通过采用消解比色管将消解与检测吸光度在同一容器中进行，可以避免由于转移过程中造成的损失，从而提高检测水质总氮的准确度，而且消解比色管也可以作为盛放废液的容器，在野外检测时可以将废液带回实验室统一处理，避免了污染环境；(2)该检测方法只需采用消解器和分光光度计两种便携式仪器即可实现检测，无需配备大型检测仪器，提高了便携性，可在野外进行水质总氮检测；(3)该检测过程快速，整个测定过程可在1小时内完成；(4)经实验本检测试剂和检测方法标定的总氮标准曲线拟合度R

另外，根据本发明上述实施例的检测水质总氮含量的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(a)中，所述第一试剂与待测水质样品的体积比为1：(1～3)。

在本发明的一些实施例中，在步骤(a)中，所述消解比色管的耐温范围为-10～200℃，规格为

在本发明的一些实施例中，在步骤(b)中，所述第一试剂与所述第二试剂的体积比为(3～5)：1。

在本发明的一些实施例中，在步骤(c)中，所述消解包括：在120～140℃条件下恒温消解20～30min。

在本发明的一些实施例中，在步骤(d)中，所述第二试剂与所述第三试剂的体积比为(0.25～1.25)：1。

在本发明的一些实施例中，在步骤(e)中，所述去离子水的加入量以所述检测液的高度高于紫外分光光度计光路高度并低于所述消解比色管高度为准。

在本发明的一些实施例中，在步骤(f)中，所述紫外分光光度计的检测波长为200～250nm和260～300nm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的检测水质总氮含量的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的水质总氮检测试剂标定的总氮标准曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种水质总氮检测试剂，根据本发明的实施例，该总氮检测试剂包括第一试剂、第二试剂和第三试剂，其中，第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，第三试剂包括12～16wt％的盐酸。发明人发现，上述试剂的浓度范围在实现快速检测和高检测精度的同时减少了检测液的体积；各试剂与组分浓度过低会使检测过程所需时间增加，而各组分浓度过高则会产生不必要的试剂浪费。

进一步地，第三试剂优选2.6～5.6wt％的硫酸。发明人发现，相较于12～16wt％的盐酸，采用浓度更高的硫酸，可以在后续检测总氮含量过程中，减少第三试剂的添加量，从而进一步减少检测液的体积，进而减少废液的产生。

根据本发明实施例的水质总氮检测试剂，该水质总氮检测试剂包括第一试剂、第二试剂和第三试剂，其中，第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，第三试剂包括12～16wt％的盐酸。由此，该水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述水质总氮检测试剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：取5.0～10.0g过硫酸钾溶于90～95mL去离子水

该步骤中，取5.0～10.0g过硫酸钾溶于90～95mL去离子水，以便得到5.0～10.0wt％的过硫酸钾，即水质总氮检测试剂的第一试剂。

S200：取2.0～5.0g氢氧化钠溶于95～98mL去离子水

该步骤中，取2.0～5.0g氢氧化钠溶于95～98mL去离子水，以便得到2～5wt％的氢氧化钠，即水质总氮检测试剂的第二试剂。

S300：取12.8～15mL质量浓度不小于31％的盐酸溶于85～87.2mL去离子水

该步骤中，取12.8～15mL质量浓度不小于31％的盐酸溶于85～87.2mL去离子水，以便得到12～16wt％的盐酸，即水质总氮检测试剂的第三试剂。

进一步地，上述第三试剂可以采用1.42～3.1mL质量浓度不小于98％的浓硫酸溶于96.9～98.58mL离子水得到。

根据本发明实施例的制备水质总氮检测试剂的方法，分别配制5.0～10.0wt％的过硫酸钾、2.0-5.0％的氢氧化钠和12～16wt％的盐酸(或2.6～5.6wt％的硫酸)从而得到水质总氮检测试剂的第一试剂、第二试剂和第三试剂。由此，通过该方法制备得到的水质总氮检测试剂具有便携性，可以在野外开展检测水质中总氮含量的检测，检测速度快且检测后化学废液产生量少。

在本发明的第三个方面，本发明提出了一种检测水质总氮含量的方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

Sa：向消解比色管中加入水质总氮检测试剂的第一试剂和待测水质样品并混匀

该步骤中，向消解比色管中加入水质总氮检测试剂的第一试剂和待测水质样品，其中，待测水质样品可以经过稀释或者未经稀释处理，而且水质总氮检测试剂的第一试剂和待测水质样品的加入顺序并不受特别限制，将其混合即可，以便得到混合反应液a。具体地，第一试剂与待测水质样品的体积比为1：(1～3)。发明人发现，当第一试剂与待测水质样品的体积比过低，混合反应液a无法达到将各类铵盐转化为硝酸盐或亚硝酸盐所需的氧化条件，将导致检测结果偏低；当第一试剂与待测水质样品的体积比过高，浪费检测试剂的同时也增加了检测废液的产生量。

进一步地，上述水质总氮检测试剂的第一试剂包括5.0～10.0wt％的过硫酸钾，具体地，取5.0～10.0g过硫酸钾溶于90～95mL去离子水配制得到。

需要说明的是，消解比色管的耐温范围为-10～200℃，规格为

Sb：将混合反应液a和水质总氮检测试剂的第二试剂混匀

将上述混合反应液a和水质总氮检测试剂的第二试剂充分震荡混匀，以便得到混合反应液b。具体地，第一试剂与第二试剂的体积比为(3～5)：1。发明人发现，体积比过高，无法形成适宜的碱性环境，使检测结果偏低；体积比过高，过量的氢氧根会对产生干扰，影响检测准确度同时增大后续第三试剂的投加量。

进一步地，上述水质总氮检测试剂的第二试剂包括2～5wt％的氢氧化钠，具体地，取2.0～5.0g氢氧化钠溶于95～98mL去离子水配制得到。

Sc：将混合反应液b置于消解器进行消解

该步骤中，将上述混合反应液b置于消解器进行消解，在120～140℃条件下恒温消解20～30min。发明人发现，当消解温度过高或消解时间过长时，检测结果不会产生显著变化，不利于快速便携检测的需求；当消解温度过低或消解时间过短时，无法完全消解样品中的有机和无机铵盐，导致检测结果偏低。

需要说明的是，消解器优选快速消解器，控温范围为25～300℃，可同时放入5～30支上述消解比色管。

Sd：待步骤Sc消解完毕冷却至室温，将混合反应液b和水质总氮检测试剂的第三试剂混匀

该步骤中，待步骤Sc消解完毕冷却至室温，将上述混合反应液b和水质总氮检测试剂的第三试剂混匀，以便得到混合反应液c。具体地，第二试剂与第三试剂的体积比为(0.25～1.25)：1。发明人发现，体积比过高，剩余的氢氧根离子没有被完全消除，在波长200-220nm检测时，会产生较大干扰，影响检测准确性；体积比过低，会浪费检测试剂并增加废液产生量。

进一步地，上述水质总氮检测试剂的第三试剂包括12～16wt％的盐酸，具体地，取12.8～15mL质量浓度不小于31％的盐酸溶于85～87.2mL去离子水配制得到。优选地，上述水质总氮检测试剂的第三试剂包括2.6～5.6wt％的硫酸，具体地，取1.42～3.1mL质量浓度不小于98％的浓硫酸溶于96.9～98.58mL去离子水得到。

Se：向混合反应液c中加入去离子水并混匀

该步骤中，向上述混合反应液c中加入去离子水并混匀，以便得到检测液。具体地，去离子水的加入量以检测液的高度高于紫外分光光度计光路高度并低于消解比色管高度为准。

Sf：将检测液置于紫外分光光度计，检测吸光度值，并通过标准曲线计算待测水质样品的总氮含量

该步骤中，将上述检测液置于紫外分光光度计，在检测波长范围为200～250nm和260～300nm内检测吸光度值，并通过标准曲线计算待测水质样品的总氮含量。

具体地，标准曲线采用下列步骤得到：

S1：采用基准级硝酸钾配制成氮浓度为0.00mg/L，0.08mg/L，0.20mg/L，0.40mg/L，1.20mg/L和2.80mg/L的氮标准溶液；

S2：取第一试剂分别倒入6支清洁并干燥后的消解比色管中，再加入不同浓度的氮标准溶液混匀，其中，第一试剂与氮标准溶液体积比为1：(1～3)；

S3：将步骤S2中的混合溶液和第二试剂混匀，其中第一试剂和第二试剂体积比为(3～5)：1；

S4：将步骤S3中的混合溶液置于消解器，在120～140℃条件下恒温消解20～30min；

S5：待步骤S4中的混合溶液消解完毕冷却至室温，向步骤S4中的混合溶液加入第三试剂混匀，其中，第二试剂和第三试剂体积比为(0.25～1.25)：1；

S6：向步骤S5中的混合溶液中加入去离子水混匀，其中，去离子水的加入量以检测液的高度高于紫外分光光度计光路高度并低于消解比色管高度为准；

S7：在紫外波长范围为200～250nm和260～300nm内测定6支消解比色管的吸光度值，分别为Ar

根据本发明实施例的检测水质总氮含量的方法，首先向消解比色管中先后加入水质总氮检测试剂的第一试剂、第二试剂和待测水质样品混匀，然后将其混合溶液置于消解器进行消解，在此过程中，在碱性环境中，过硫酸钾和可以将待测水质样品中含氮有机物转化成可溶性硝酸盐，消解完毕冷却至室温，再加入第三试剂，通过加入第三试剂，可以中和第二试剂中过量的氢氧根离子，还可以降低在200～250nm的背景吸光值，最后将检测液置于紫外分光光度计，检测吸光度值，并通过标准曲线计算得到待测水质样品的总氮含量。由此，该检测方法具有以下优点：(1)通过采用消解比色管将消解与检测吸光度在同一容器中进行，可以避免由于转移过程中造成的损失，从而提高检测水质总氮的准确度，而且消解比色管也可以作为盛放废液的容器，在野外检测时可以将废液带回实验室统一处理，避免了污染环境；(2)该检测方法只需采用消解器和分光光度计两种便携式仪器即可实现检测，无需配备大型检测仪器，提高了便携性，可在野外进行水质总氮检测；(3)该检测过程快速，整个测定过程可在1小时内完成；(4)经实验本检测试剂和检测方法标定的总氮标准曲线拟合度R

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

配制水质总氮检测试剂：

第一试剂：将6.0g过硫酸钾溶于94mL去离子水，充分搅拌30min，得到6wt％过硫酸钾溶液；

第二试剂：将2.0g氢氧化钠溶于98mL去离子水，充分搅拌30min，得到2wt％过硫酸钾溶液；

第三试剂：将1.42mL质量浓度不小于98wt％的浓硫酸溶于98.58mL去离子水，得到2.6wt％的硫酸。

第一试剂、第二试剂和第三试剂制备完成后，得到水质总氮检测试剂。

检测水质总氮含量的方法包括：

步骤1，向

步骤2，向消解比色管中加入第二试剂，第一试剂与第二试剂的体积比＝3：1，充分震荡消解比色管至混合均匀；

步骤3，将消解比色管放入快速消解器中，在120℃条件下恒温30min后取出静置至室温；步骤4，再向消解比色管中加入第三试剂，第二试剂与第三试剂的体积比＝1.25：1，充分震荡消解比色管至混合均匀；

步骤5，向消解比色管中加入去离子水3.6mL，再次充分震荡消解比色管至混合均匀；

步骤6，将装有检测液的消解比色管置于紫外分光光度计中，在波长220nm和275nm条件下分别测定吸光度值，分别为Ar

实验例

实验室采用本申请检测试剂和检测方法开展了水质总氮检测实验。该实验使用硝酸钾配制硝酸钾标准溶液，建立总氮标准曲线并以不同市政污水处理厂处理后污水对比本申请检测试剂和方法与HJ636-2012《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》的检测结果。首先按照实施例配制质量浓度分别为6.0％的第一试剂、2.0％的第二试剂和2.6％的第三试剂；再使用干燥后的基准级硝酸钾配制成氮浓度为0.00mg/L，0.08mg/L，0.20mg/L，0.40mg/L、1.20mg/L和2.80mg/L的氮标准溶液；取第一试剂1.5mL分别倒入6支清洁并干燥后的

按照上述步骤，将4.0mL硝酸钾标准溶液替换为不同市政污水处理厂处理前污水，进行总氮含量的检测，同步采用HJ636-2012《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》对市政污水进行对比检测，检测数据见表1。

表1本申请检测方法与国标方法对不同市政污水总氮含量的检测数据

从实施例中我们看到标准曲线线性良好，相关系数R

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。