碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮的影响因素郝冬亮(中国环境管理干部学院中荷水处理示范研究培训中心,河北秦皇岛066004)摘要:采用《水质总氮的测定过硫酸钾氧化紫外分光光度法》(HJ636—2012)进行水中总氮测定,方法简单、灵敏度高,但在测定过程中,试验用水、药品品质、药品配制温度控制、试剂的存放时间、器皿洗涤等环节都会造成实验数据异常。
为此,对过硫酸钾的品质选择、过硫酸钾配制中温度的控制、配制好过硫酸钾的存放时间等进行了探讨。
另外,测定中器皿的洗涤也更为严格,不但需要常规的清洗干净,还需要在(1+9)盐酸中24h浸泡。
关键词:总氮;碱性过硫酸钾消解;紫外分光光度法中图分类号:TU991文献标识码:C文章编号:1000-4602(2014)12-0148-03Influence Factors of Alkaline Potassium Persulfate Digestion UVSpectrophotometry for Determination of Total NitrogenHAO Dong-liang(Sino-Dutch DemonstrationResearch and Training Centre for Water Treatment,EnvironmentalManagement College of China,Qinhuangdao066004,China)Abstract:The Water Quality—Determination of Total Nitrogen—Alkaline Potassium Persulfate Di-gestion UV Spectrophotometric Method(HJ636-2012)is simple with high sensitivity in determination oftotal nitrogen in water.However,test water,chemicals quality,chemicals preparation temperature con-trol,reagent storage time,ware washing and so on would cause abnormal experimental data in the processof determination.Therefore,potassium persulfate quality selection,temperature control for potassiumpersulfate preparation,storage time of prepared potassium persulfate and so on were discussed.The warewashing is more stringent,needing regular cleaning and soaking in(1+9)hydrochloric acid for24hours.Key words:total nitrogen;alkaline potassium persulfate digestion;ultraviolet spectrophotome-try国家环境保护标准中,总氮测定采用碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法,该法操作简单、灵敏度高、所需设备少、试剂相对简单,但是该法对空白值要求高(A b<0.030)[1],质控不当,数据常常出现异常。
笔者通过试验,分析了国标法———碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定总氮中的一些影响因素并进行了改进优化。
1实验部分1.1仪器与试剂仪器:UV2000紫外可见分光光度计(单光束),10mm石英比色皿,LDZX-30KBS手轮式自动型不锈钢立式压力蒸汽灭菌器。
试剂:硝酸钾(GR),过硫酸钾(GR),氢氧化钠(AR)。
第30卷第12期2014年6月中国给水排水CHINA WATER&WASTEWATERVol.30No.12Jun.20141.2实验原理及方法见参考文献[1]。
2结果与分析2.1实验用水对测定结果的影响在HJ 636—2012中,对实验用水明确要求为“无氨水”。
实验初期,采用的都是管道输送的供基本教学使用的去离子水,测定的空白值见表1。
可见,去离子水的空白吸光度值明显超出HJ 636—2012的质控要求。
后用娃哈哈纯净水替代,空白吸光度值完全达标。
陈瑛等实验证明,新鲜制备的蒸馏水或去离子水基本能满足实验要求[2],可能是本实验室新鲜制备的去离子水在管道输送中被氮污染源二次污染导致不能达到总氮测定的质控要求。
邱才英等研究表明,超纯水较去离子水和蒸馏法制备得到的无氨水都更优[3],这点和表1数据一致。
表1不同实验用水的空白值Tab.1Blank values of different experimental waters在HJ 636—2012中,无氨水的制备相对较繁琐,超纯水机在多数实验室是常规设备,建议使用超纯水或娃哈哈纯净水作为实验用水,有蒸馏设备的实验室也可以参考HJ 636—2012进行无氨水的制备。
2.2过硫酸钾对测定结果的影响过硫酸钾的品质是碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮核心影响因素,其品质的好坏,直接决定空白吸光度及数据是否达标。
相关资料显示,多数国产厂家过硫酸钾的空白吸光度值直接超出HJ 636—2012质控要求[4 6]。
实验之初,采用某厂过硫酸钾(GR),标准曲线吸光度及相关系数异常(见表2和图1),经反复调整始终不能达到要求,后购进国药集团化学试剂(GR),空白吸光度值和标准曲线相关系数完全达到HJ 636—2012质控要求(见表2和图2)。
有些文献也提出可以对纯度不高的过硫酸钾进行提纯以达到HJ 636—2012质控要求[6],由于实验室条件限制以及过硫酸钾对50ħ以上温度的不稳定性,建议优先选用合格的国药集团化学试剂或进口过硫酸钾。
相对于进口试剂,国药集团化学试剂物美价廉,所测数据也完全满足HJ 636—2012质控要求。
表2不同厂家过硫酸钾(G R)空白吸光度值Tab.2Blank absorbance of different potassium persulfates图1某厂过硫酸钾(G R)总氮标准曲线Fig.1Total nitrogen standard curve of potassiumpersulfate from a plant图2国药集团化学试剂(G R)总氮标准曲线Fig.2Total nitrogen standard curve of chemical reagentfrom Sinopharm第30卷第12期中国给水排水www.watergasheat.com2.3过硫酸钾配制温度控制对结果的影响HJ636—2012中碱性过硫酸钾溶液配制方法:40.0g过硫酸钾溶于600mL水中,另取15.0g氢氧化钠溶于300mL水中。
待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后,混合两种溶液定容至1000mL。
过硫酸钾常温下不易完全溶解,为促进其溶解往往需要加热。
有文献显示,过硫酸钾在60ħ甚至50ħ就会分解[7]。
加热温度最好控制在50ħ以内,既利于促进过硫酸钾溶解,又可减少高温对过硫酸钾氧化能力的损失。
且氢氧化钠在溶解过程中会放出大量热而导致配制过程中过硫酸钾氧化能力的损失,鉴于此,两种药品(过硫酸钾和氢氧化钠)最好分别配制,待氢氧化钠溶液冷却至室温后再混合定容,以避免不必要的损失。
2.4玻璃器皿的洗涤对测定结果的影响玻璃器皿不同洗涤方法下的空白样测定结果见表3,可见,实验所用玻璃器皿在去污粉清洗的条件下空白吸光度>0.030,HJ636—2012的质控要求当空白试验的校正吸光度A b>0.030时,应检查器皿的污染状况。
相关文献显示,在总氮测定中,常规的玻璃器皿洗涤标准无法满足[4],通常用于总氮测定的器皿在常规洗净的前提下,还需在(1+9)盐酸溶液中浸泡24h再用无氨水涮净后才可使用。
表3中在去污粉清洗后再用(1+9)盐酸浸泡24h后,空白吸光度完全符合HJ636—2012的质控要求。
建议每次测定后,所有的玻璃器皿在清洗干净后,直接浸泡到(1+9)盐酸溶液中。
表3玻璃器皿不同洗涤方法下空白样平行值Tab.3Blank sample parallel value3结语①无氨水制备繁琐,可以用超纯水或者娃哈哈纯净水代替,空白吸光度完全符合质控要求。
②过硫酸钾是本监测方法的关键环节,其品质的好坏直接影响结果是否达标。
虽然有文献报道通过重结晶提高过硫酸钾的纯度来达到实验要求,但是过硫酸钾对温度较为敏感,为了减少误差,可以直接选用能够达到质控要求的国药集团化学试剂,经费充足的甚至可以购买进口过硫酸钾。
在过硫酸钾的准备环节中要控制好配制过程中溶液的温度,建议不要超过50ħ,以避免对其氧化能力造成影响从而影响测定结果。
③还要注意所有仪器、器皿的清洗问题。
保证所有的比色管在(1+9)的盐酸中24h浸泡。
石英比色皿用前浸泡15min即可,浸泡时间过长会导致比色皿开胶。
参考文献:[1]HJ636—2012,水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[S].北京:环境科学出版社,2012.[2]陈瑛,漏华强,张群.提高紫外分光光度法测定水中总氮方法精确度的研究[J].绍兴文理学院学报:自然科学版,2003,(8):67-69.[3]邱才英.碱性过硫酸钾—紫外分光光度法测定废水中总氮[J].现代商贸工业,2012,(10):182-184.[4]方熠.水质中总氮测定的影响因素分析[J].广州化学,2012,37(3):14-17.[5]曹轶,仪军,刘晓荣,等.过硫酸钾消解—紫外分光光度法测定水中总氮的几点注意事项[J].山东化工,2011,40(11):40-41.[6]杨森泉.提纯过硫酸钾以满足总氮测定要求[J].广东化工,2013,40(5):45-46.[7]张宪伟.国标法测定总氮过程中若干常见问题的探讨[J].科学观察,2012,(3):64-65.作者简介:郝冬亮(1977-),男,山西太原人,硕士,讲师,从事环境科学与工程研究。
E-mail:haodongliang1314@163.com收稿日期:2013-12-08www.watergasheat.com郝冬亮:碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮的影响因素第30卷第12期。