论文部分内容阅读
摘 要：文中浅析了纳氏试剂分光光度法测定水质氨氮过程中，温度对纳氏试剂配制和贮存的影响，并提出了解决措施和注意事项。
关键词：纳氏试剂；氨氮；温度；影响因素
纳氏试剂分光光度法是目前国内外环境监测工作中普遍用以污染源监测和地表水例行监测的标准方法之一，该法技术成熟可信，具有操作简便、灵敏的优点，但在实际操作中影响测试结果的因素较多。我们结合工作实践，对此进行分析研究，提出氨氮测定中应注意之处和一些经验小结。
1 空白值
纳氏试剂分光光度法测定水质中氨氮的空白值应≤0.030（ 10mm比色皿） ，而影响空白值的因素主要有：
1.1实验用水
测定时所选用的实验用水必须为无氨水。我们以往常用的制备方
法是将1000ml蒸馏水加入0.1ml的硫酸（ρ=1.84g/ml）使其pH<2，二次蒸馏所得。但该方法出水量较小，所得蒸馏水不易保存（易受实验室内空气中氨的污染），现在很少使用。目前我们用离子交换法所得新鲜水代替蒸馏法所得无氨水，通过实验表明，用新鲜去离子水配制试剂，做空白试验均能满足相应的实验要求。
1.2试剂的配制
1.2.1纳氏试剂的配制
纳氏试剂配制的好坏是影响该分析方法灵敏性的关键，也是决定
空白值大小的关键因素之一。
配制方法。在《水质氨氮的测定-纳氏试剂分光光度》（HJ535-2009）中，纳氏试剂有两种配制方法：a称取5.0g碘化钾，溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混和，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，至出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。在搅拌下，将15.0氢氧化钾溶于50ml水中，冷却溶液缓慢加入到上述混合液中，稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，密塞暗处保存。b称取16.0g氢氧化钠溶于50ml水中，冷至室温，另称取7.0g碘化钾和10.0g碘化汞溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到氢氧化钠溶液中，用水稀释至100ml，密塞保存在聚乙烯瓶中。第二种配制方法较第一种简单，通过对比实验发现，第二种配制方法的纳氏试剂的空白值远高于第一种配制方法，且分析质控和考核样品中的重现性、精密性也远不如第一种方法，因此日常分析工作中，我们常选用第一种配制方法。而且为了保证纳氏试剂良好的显色能力，配制时二氯化汞的加入量也很关键，配制100ml纳氏试剂所需二氯化汞与碘化钾的用量比值约为2.3：5。
温度对纳氏试剂的影响。在配制纳氏试剂时，将二氯化汞（HgCl2）加入碘化钾（KI）溶液中，因所处温度不同，对二氯化汞（HgCl2 的溶解量也不同，在15℃、25℃、40℃三种温度条件下通过实验，饱和碘化钾（KI）溶液中二氯化汞（HgCl2）的溶解量证明，随着温度的升高，二氯化汞（HgCl2）的溶解量有所增加，结果见表1。
表l 碘化钾（KI）溶液饱和时溶解二氯化汞（HgCl2）的质量
注：配制纳氏试剂的体积为200 mL
纳氏试剂在温度高于20℃保存时，纳氏试剂的颜色也随之加深，其空白值会升高，而在冰箱2～5℃冷藏的情况下，其空白吸光值无明显变化相对稳定。
1.2.2酒石酸钾钠的配制
市场上销售的酒石酸钾钠分析纯中由于含有氨盐，因此在配制过程中应做除氨处理，常用的方法为：在溶液中滴加少量氢氧化钠，煮沸蒸发原有溶液20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原有体积。可有效降低空白吸光值。
2 干扰的消除
地表水和污水中的脂肪胺、芳香胺、醛类、丙酮、醇类和有机氯胺类等有机化合物，以及铁、锰、镁和硫等无机离子，因产生异色或浑浊而引起干扰，水中颜色和浑浊亦影响比色。为此，必须进行干扰消除，才能保证分析结果的准确。
2.1 金属离子干扰的消除
在显色时可加酒石酸钾钠溶液以消除钙、镁等金属离子的干扰。
2.2 余氯干犹的消除
医疗污水含有大量余氯，可加适量硫代硫酸钠溶液加以去除，并
用淀粉—碘化钾试纸检验余氯是否除尽。如未除尽淀粉—碘化钾试纸为蓝色。
2.3 较清洁污水干扰的消除
对于较清洁的水可以用絮凝沉淀法进行处理，在水样中加入适量
的硫酸锌于水中样中，并加氢氧化钠使之呈碱性，生成氢氧化锌沉淀，再经过过滤去除颜色和浑浊。
2.4 污染严重污水干扰的消除
对于污染严重的污水可用蒸馏法进行处理，调节水样的pH值使其为中性，加入适量氧化镁使其呈弱碱性，蒸馏释放出的氨用硼酸吸收。在蒸馏过程中应防止暴沸而导致的氨的损失，流出速率最好保持在10ml/min。蒸馏后的样品在加入钠氏试剂后有时会出现红色的沉淀而影响测定。—般需要滴加一定量的氢氧化钠溶液将蒸馏液的pH调为中性，再加一定量氢氧化钠再进行测定可消除这种现象。
3 其他因素
3.1 显色时溶液pH 的选择
在碱性溶液中，纳氏反应平衡向生成NH2 Hg2 IO 方向移动，即使pH 的微小变化，对颜色强度也有明显影响。纳氏试剂是强碱性溶液，有一定的缓冲能力，当加入纳氏试剂后，显色的pH适宜范围应控制在11.8～12.4，pH<11.8，不产生颜色反应，pH>12.4，溶液立即变浑，无法测量吸光度。为此可以配制具有较强缓冲能力的氢氧化钾一酒石酸（浓度比为2.54：1）缓冲溶液，更好地控制溶液中的pH范围。
3.2 显色时间及显色温度的控制
3.2.1显色时间
显色时间的长短对显色有一定影响，准确掌握显色时间是做好校准曲线的重要环节。多次实验表明，最佳显色时间应在15～30 min内，此时线性关系最好；15 min前显色不完全，显色30 min后，其颜色不稳定，变化较快。应注意的是全部样品以上分光光度计测定操作不超过5min为宜，这就要求每次比色管不能太多，而且动作要迅速，以达到准确、高质的测定效果。
3.2.2显色温度
加入显色剂时，温度的变化对颜色的强度及浑浊度也有一定的影响，且将影响发色速率。实验结果表明温度对空白水样及高浓度水样的影响较小，而对低浓度水样影响较大。温度最好控制在25 ℃左右，温度过低，显色不完全，温度过高，不稳定，溶液易出现浑浊，且越放越浑浊。
4 结语
实验过程中应注意的问题
（1）整个分析过程中必须用无氨水，否则空白值及测试结果偏高。
（2）如果水样有色或浑浊应采用絮凝沉淀法进行预处理、过滤用的滤纸应用无氨水洗涤，并弃掉25mL初滤液，通过先絮凝沉淀，再滤纸过滤后得到的样品，加入试剂后应当尽快比色，否则随着时间放置越长待测样品将越来越浑浊，建议絮凝后样品离心处理取上清液，该方法比滤纸过滤好；如果该方法仍不能去掉颜色，则应采取蒸馏法处理水样。
（3）氨氮测试过程中必须注意交叉污染问题，如硝酸盐氮、氨氨不能同时同室进行，因为前者测试中必须使用氨水、而氨水的挥发性很强，纳氏试剂吸收空气中的氨而导致测试结果偏高。
综上所述，影响水中氨氮测定结果准确性的原因有很多方面，这需要分析人员具备严谨科学的工作态度，我们必须注重每一个环节，积累实验中出现的问题，善于总结。
关键词：纳氏试剂；氨氮；温度；影响因素
纳氏试剂分光光度法是目前国内外环境监测工作中普遍用以污染源监测和地表水例行监测的标准方法之一，该法技术成熟可信，具有操作简便、灵敏的优点，但在实际操作中影响测试结果的因素较多。我们结合工作实践，对此进行分析研究，提出氨氮测定中应注意之处和一些经验小结。
1 空白值
纳氏试剂分光光度法测定水质中氨氮的空白值应≤0.030（ 10mm比色皿） ，而影响空白值的因素主要有：
1.1实验用水
测定时所选用的实验用水必须为无氨水。我们以往常用的制备方
法是将1000ml蒸馏水加入0.1ml的硫酸（ρ=1.84g/ml）使其pH<2，二次蒸馏所得。但该方法出水量较小，所得蒸馏水不易保存（易受实验室内空气中氨的污染），现在很少使用。目前我们用离子交换法所得新鲜水代替蒸馏法所得无氨水，通过实验表明，用新鲜去离子水配制试剂，做空白试验均能满足相应的实验要求。
1.2试剂的配制
1.2.1纳氏试剂的配制
纳氏试剂配制的好坏是影响该分析方法灵敏性的关键，也是决定
空白值大小的关键因素之一。
配制方法。在《水质氨氮的测定-纳氏试剂分光光度》（HJ535-2009）中，纳氏试剂有两种配制方法：a称取5.0g碘化钾，溶于10ml水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混和，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，至出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。在搅拌下，将15.0氢氧化钾溶于50ml水中，冷却溶液缓慢加入到上述混合液中，稀释至100ml，于暗处静置24h，倾出上清液，密塞暗处保存。b称取16.0g氢氧化钠溶于50ml水中，冷至室温，另称取7.0g碘化钾和10.0g碘化汞溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到氢氧化钠溶液中，用水稀释至100ml，密塞保存在聚乙烯瓶中。第二种配制方法较第一种简单，通过对比实验发现，第二种配制方法的纳氏试剂的空白值远高于第一种配制方法，且分析质控和考核样品中的重现性、精密性也远不如第一种方法，因此日常分析工作中，我们常选用第一种配制方法。而且为了保证纳氏试剂良好的显色能力，配制时二氯化汞的加入量也很关键，配制100ml纳氏试剂所需二氯化汞与碘化钾的用量比值约为2.3：5。
温度对纳氏试剂的影响。在配制纳氏试剂时，将二氯化汞（HgCl2）加入碘化钾（KI）溶液中，因所处温度不同，对二氯化汞（HgCl2 的溶解量也不同，在15℃、25℃、40℃三种温度条件下通过实验，饱和碘化钾（KI）溶液中二氯化汞（HgCl2）的溶解量证明，随着温度的升高，二氯化汞（HgCl2）的溶解量有所增加，结果见表1。
表l 碘化钾（KI）溶液饱和时溶解二氯化汞（HgCl2）的质量
注：配制纳氏试剂的体积为200 mL
纳氏试剂在温度高于20℃保存时，纳氏试剂的颜色也随之加深，其空白值会升高，而在冰箱2～5℃冷藏的情况下，其空白吸光值无明显变化相对稳定。
1.2.2酒石酸钾钠的配制
市场上销售的酒石酸钾钠分析纯中由于含有氨盐，因此在配制过程中应做除氨处理，常用的方法为：在溶液中滴加少量氢氧化钠，煮沸蒸发原有溶液20%～30%，冷却后用无氨水稀释至原有体积。可有效降低空白吸光值。
2 干扰的消除
地表水和污水中的脂肪胺、芳香胺、醛类、丙酮、醇类和有机氯胺类等有机化合物，以及铁、锰、镁和硫等无机离子，因产生异色或浑浊而引起干扰，水中颜色和浑浊亦影响比色。为此，必须进行干扰消除，才能保证分析结果的准确。
2.1 金属离子干扰的消除
在显色时可加酒石酸钾钠溶液以消除钙、镁等金属离子的干扰。
2.2 余氯干犹的消除
医疗污水含有大量余氯，可加适量硫代硫酸钠溶液加以去除，并
用淀粉—碘化钾试纸检验余氯是否除尽。如未除尽淀粉—碘化钾试纸为蓝色。
2.3 较清洁污水干扰的消除
对于较清洁的水可以用絮凝沉淀法进行处理，在水样中加入适量
的硫酸锌于水中样中，并加氢氧化钠使之呈碱性，生成氢氧化锌沉淀，再经过过滤去除颜色和浑浊。
2.4 污染严重污水干扰的消除
对于污染严重的污水可用蒸馏法进行处理，调节水样的pH值使其为中性，加入适量氧化镁使其呈弱碱性，蒸馏释放出的氨用硼酸吸收。在蒸馏过程中应防止暴沸而导致的氨的损失，流出速率最好保持在10ml/min。蒸馏后的样品在加入钠氏试剂后有时会出现红色的沉淀而影响测定。—般需要滴加一定量的氢氧化钠溶液将蒸馏液的pH调为中性，再加一定量氢氧化钠再进行测定可消除这种现象。
3 其他因素
3.1 显色时溶液pH 的选择
在碱性溶液中，纳氏反应平衡向生成NH2 Hg2 IO 方向移动，即使pH 的微小变化，对颜色强度也有明显影响。纳氏试剂是强碱性溶液，有一定的缓冲能力，当加入纳氏试剂后，显色的pH适宜范围应控制在11.8～12.4，pH<11.8，不产生颜色反应，pH>12.4，溶液立即变浑，无法测量吸光度。为此可以配制具有较强缓冲能力的氢氧化钾一酒石酸（浓度比为2.54：1）缓冲溶液，更好地控制溶液中的pH范围。
3.2 显色时间及显色温度的控制
3.2.1显色时间
显色时间的长短对显色有一定影响，准确掌握显色时间是做好校准曲线的重要环节。多次实验表明，最佳显色时间应在15～30 min内，此时线性关系最好；15 min前显色不完全，显色30 min后，其颜色不稳定，变化较快。应注意的是全部样品以上分光光度计测定操作不超过5min为宜，这就要求每次比色管不能太多，而且动作要迅速，以达到准确、高质的测定效果。
3.2.2显色温度
加入显色剂时，温度的变化对颜色的强度及浑浊度也有一定的影响，且将影响发色速率。实验结果表明温度对空白水样及高浓度水样的影响较小，而对低浓度水样影响较大。温度最好控制在25 ℃左右，温度过低，显色不完全，温度过高，不稳定，溶液易出现浑浊，且越放越浑浊。
4 结语
实验过程中应注意的问题
（1）整个分析过程中必须用无氨水，否则空白值及测试结果偏高。
（2）如果水样有色或浑浊应采用絮凝沉淀法进行预处理、过滤用的滤纸应用无氨水洗涤，并弃掉25mL初滤液，通过先絮凝沉淀，再滤纸过滤后得到的样品，加入试剂后应当尽快比色，否则随着时间放置越长待测样品将越来越浑浊，建议絮凝后样品离心处理取上清液，该方法比滤纸过滤好；如果该方法仍不能去掉颜色，则应采取蒸馏法处理水样。
（3）氨氮测试过程中必须注意交叉污染问题，如硝酸盐氮、氨氨不能同时同室进行，因为前者测试中必须使用氨水、而氨水的挥发性很强，纳氏试剂吸收空气中的氨而导致测试结果偏高。
综上所述，影响水中氨氮测定结果准确性的原因有很多方面，这需要分析人员具备严谨科学的工作态度，我们必须注重每一个环节，积累实验中出现的问题，善于总结。