论文导读:：对氨氮实际检测中的预处理、显色、仪器读数的研究改进，找出适用性强、快速、价廉且准确的氨氮测定新方法。
论文关键词：氨氮，改进，预处理，显色，仪器读数，准确度和精确度
1 前言
水中的氨氮是指以游离氨（或称非离子氨，NH3）和离子铵 (NH4+)形式存在的氮，其含量是评价水质好坏的重要标准之一。水体中的氨氮是引起水体富营养化的主要因素。
目前水中氨氮的检测方法主要有水杨酸分光光度法、纳氏试剂法、离子色谱法、毛细管电泳法、离子选择性电极（ISE）等。但这些方法有的操作繁琐，分析周期长；有的需要昂贵的仪器仪器读数，对操作人员专业技能要求较高；必须在实验室内操作，不能满足现场快速测定的要求。今后应急氨氮测定技术的发展趋势必然是向着快速、适用性广、精确的方向发展。
近年来国内外出现了一些氨氮快速测定的方法，但大多在水样的广泛适用性上有着明显的局限性论文网。目前较成熟的方法有HACH公司生产的氨氮测定法和氨氮快速测定试纸。但是这两种方法仍存在一定不足。为此, 找出一种适应范围广，分析方法简捷、使用场合更加灵活、二次污染少且具有较高准确度的方法是本次研究的主要目标。
2研究内容
2.1项目的总体目标和需解决的关键技术
针对现有氨氮分析方法中的缺点，以成本较低的氨氮测量配方，在不影响检测精密度、准确度的前提下，缩短时间，降低劳动强度、减少试剂用量、减少环境污染，为水中氨氮的现场测定提供一定的技术支持是本课题的总体目标。
本项目的重点解决的技术关键有2个。
1、解决水样的预处理的适应性问题仪器读数，在国标方法基础上改进试剂，使之能提高抗干扰性，同时减少实验步骤（主要针对要求蒸馏法处理的工业废水）。
2、主反应阶段需要解决的问题是主反应的显色，将纳氏试剂法原有的2种试剂（酒石酸钾钠、纳氏试剂）变成一种试剂，减少操作程序。
3实验部分
3.1技术路线以及工艺流程
本次研究的内容主要分预处理、显色、浓度直读三个部分，工艺流程如图2所示。
 
图2 工艺流程图
3.2试验
3.2.1水样预处理优化
现有的水样预处理方法主要有絮凝沉淀法和蒸馏法。其中絮凝法沉淀法有着操作简单、耗时短等优点，所以选择以絮凝沉淀法为基础加以改进研究。新絮凝剂由氢氧化锌、氢氧化钠、EDTA―二钠构成。采用了3因素5水平的正交试验进行研究。
3.2.2显色剂优化改进
显色剂由氯化汞、碘化钾、氢氧化钾、酒石酸钾钠配制，由于氯化汞、碘化钾、氢氧化钾最终形成碘化汞络合物（[HgI4]2-）论文网。因此可将氯化汞、碘化钾、氢氧化钾视为一个因素，与其它两个影响因素构成了一个3因素2水平仪器读数，以此求各组份最佳配比。
3.2.3矫正系数的研究
为方便基层化验人员实际应用，通过仪器矫正系数的研究将本研究成果与HACH测定仪（DR/2000）内置程序相衔接。
4 结果及讨论
4.1预处理方法的改进
运用正交试验分析方法（极差法）分析。顺次排出各因素对絮凝剂影响的顺序：氢氧化锌＞EDTA＞絮凝剂使用体积。各组份最佳配比为：氢氧化锌0.10 g/ml、EDTA0.02 g/ml，絮凝剂最佳体积为1.5ml。
将最佳配比的絮凝剂运用于实际水样的检测，并与国标法做对比验证其准确度。结果表明，相对误差绝对值小于2.5%的占测定总数的83.3%。说明改进后新的絮凝法对氨氮浓度测定值的重现性较好。
4.2显色方法的改进
通过极差法分析，顺次排出各因素对显色剂影响的顺序：[HgI4]2-＞使用显色剂体积＞酒石酸钾钠。各组份最佳配比为：[HgI4]2- 0.015 g/ml、酒石酸钾钠0.250 g/ml，显色剂最佳体积为3.0ml。
从正交表中分析得到三种较好的配方（200ml显色剂），分别是A方法（5g碘化钾、2g氯化汞、15g氢氧化钾、50g酒石酸钾钠）、B方法（7.5g碘化钾、3g氯化汞、22.5g氢氧化钾、50g酒石酸钾钠）、C方法（5g碘化钾、2g氯化汞、15g氢氧化钾、50g酒石酸钾钠），使用不同配方用于氨氮考核盲样检测仪器读数，检测结果如表1。
|
考核样编号
|
浓度（mg/l)
|
A方法测得浓度均值
|
B方法测得浓度均值
|
C方法测得浓度均值
|
|
200531
|
1.59±0.06
|
1.56
|
1.68
|
1.61
|
|
200532
|
0.501±0.037
|
0.442
|
0.535
|
0.508
|
|
200533
|
2.21±0.09
|
2.14
|
2.41
|
2.24
|
|
200534
|
0.799±0.036
|
0.764
|
0.828
|
0.805
|
|
200537
|
0.539±0.030
|
0.489
|
0.548
|
0.543
|
|
200538
|
2.74±0.12
|
2.68
|
2.97
|
2.78
|
|
200540
|
0.193±0.022
|
0.138
|
0.205
|
0.197
|
|
200541
|
2.02±0.08
|
1.98
|
2.20
|
2.04
|
表1 显色剂改良方案对比
根据对试验数据的分析，得到C方法为最佳。
4.3矫正系数的计算
使用系列氨氮标准显色后在HACH测定仪上的读数均值如表2，得到矫正曲线为y = 0.016x，矫正系数为0.016论文网。
氨氮的浓度 = 测定仪读数 /（矫正系数 * 取样体积）
表2 氯化铵标准溶液的仪器读数
|
氯化铵浓度（ug）
|
X
|
0.00
|
5.00
|
10.0
|
30.0
|
50.0
|
70.0
|
100
|
|
读数均值（ug/ml）
|
Y
|
0.00
|
0.08
|
0.16
|
0.48
|
0.79
|
1.12
|
1.61
|
4.4试验整体的准确度和精密度
将前段研究中获得的优化混凝剂、显色剂技术和仪器矫正系数进行融合并运用于实际废水的测试试验，与纳氏试剂法相比验证新技术的精密度，结果如表3，改良法的检测结果与传统国标法的检测结果基本吻合，相对标准偏差都在5%以内，较好地重现了国标法的检测结果。
|
国标法检测结果（mg/l)
|
新方法检测结果（mg/l)
|
相对误差(%)
|
|
原样品氨氮量
|
加标后的氨氮量
|
加标量
|
加标回收率
|
|
0.667
|
0.712
|
-3.26
|
|
1.42
|
20.6
|
20.0
|
95.9
|
|
54.6
|
52.3
|
2.15
|
|
105
|
123
|
20.0
|
92.0
|
|
17.6
|
16.4
|
3.53
|
|
32.8
|
51.3
|
20.0
|
92.5
|
|
2.5
|
2.39
|
2.25
|
|
4.78
|
23.9
|
20.0
|
95.6
|
|
57.7
|
56.5
|
1.05
|
|
113
|
133
|
20.0
|
100
|
|
44.9
|
42.2
|
3.10
|
|
84.4
|
105
|
20.0
|
103
|
|
25.0
|
22.8
|
4.60
|
|
45.6
|
64.1
|
20.0
|
92.5
|
|
28.5
|
26.9
|
2.89
|
|
53.8
|
72.9
|
20.0
|
95.5
|
|
12.2
|
12.7
|
-2.01
|
|
25.4
|
44.8
|
20.0
|
97.0
|
|
17.8
|
17.2
|
1.71
|
|
34.4
|
54.1
|
20.0
|
98.5
|
|
22.0
|
20.8
|
2.80
|
|
41.6
|
61.4
|
20.0
|
99.0
|
表3 改良氨氮测定法与国标法测定结果对比表4 改良氨氮测定法准确度试验
对改进后方法的准确度验证结果如表4所示可知全程序加标回收率均在90.0%～105%之间仪器读数，证明本方法具有良好的准确度。
4.4讨论
以上分析表明，改良后的方法能够满足实际工作中氨氮日常检测的要求，其结果是准确可靠的。
改进后的方法具有快速、价廉、省力、简便、环境污染小、抗金属离子干扰强等特点，其反应终产物在规定的比色时间内（10-30min）显色稳定，测定范围为0～8.0mg /L。
本项目与国外的方法对比，具有相同的检测结果准确度而成本低廉的优点。对比纳氏试剂光度法有着检测范围广、简便、二次污染少的优点。但也存在着对个别特定企业产生的溶解性高色度工业废水检测结果偏离度较大的问题。
参考文献：
[1]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法(第四版)(增补版).北京:中国环境科学出版社,2002.
[2]魏复盛,等.水和废水监测分析方法指南(上册).北京:中国环境科学出版社,1990.
|
