總氮是各種無(wú)機(jī)態(tài)氮(硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)和有機(jī)態(tài)氮(蛋白質(zhì)、氨基酸、有機(jī)胺)的總量,它是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)。
目前,比較常用的總氮檢驗(yàn)方法是堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636-2012)。
但很多水友反應(yīng)該方法不好做,其中代表性問(wèn)題有:
氨氮高于總氮的測(cè)定結(jié)果;
空白的校正吸光度太高,大于0.030。
01空白吸光值過(guò)高
空白值偏高是影響總氮測(cè)定準(zhǔn)確度的主要因素,HJ636-2012要求空白實(shí)驗(yàn)的校正吸光度A(A=A220-2A275)<0.030。
在總氮測(cè)定中,實(shí)驗(yàn)空白值常與玻璃器皿的潔凈度、實(shí)驗(yàn)用水、過(guò)硫酸鉀試劑純度、堿性過(guò)硫酸鉀溶液的溫度與保存時(shí)間等因素密切相關(guān)。
1、玻璃器皿的潔凈度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
相關(guān)研究顯示,常規(guī)氮玻璃器皿的洗滌標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法滿足實(shí)際需要。
因此,用于總氮測(cè)定的器皿在常規(guī)洗凈后,還需在鹽酸溶液(1體積鹽酸倒入9體積水)中浸泡24h,然后再用無(wú)氨水進(jìn)行涮洗。
如下表實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示,實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿在去污粉清洗的條件下空白吸光度均大于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.030,此時(shí)應(yīng)檢查器皿的污染狀況。
玻璃器皿不同洗滌方法下空白樣平行值
而在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,用去污粉清洗后再用鹽酸浸泡24h,空白吸光度完全符合HJ 636—2012 的質(zhì)控要求。
綜上所述,為防止總氮測(cè)定準(zhǔn)確度出現(xiàn)偏差,建議每次測(cè)定后,所有的玻璃器皿在清洗干凈后,直接浸泡到鹽酸溶液中。每次使用前,最好再用新鮮制備的超純水沖洗數(shù)次并立即使用。
2、實(shí)驗(yàn)用水對(duì)測(cè)定結(jié)果對(duì)影響
雖然HJ636—2012對(duì)實(shí)驗(yàn)用水明確要求為“無(wú)氨水”,但在相同實(shí)驗(yàn)條件下,超純水的空白值最小,且超純水機(jī)是多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)設(shè)備,方便做到現(xiàn)用現(xiàn)制備。
如下表所示,用超純水和無(wú)氨水測(cè)定的空白值比去離子水小,超純水的空白值最小,三者均滿足總氮測(cè)定要求。
不同實(shí)驗(yàn)用水的空白值
從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,空白值越低,對(duì)總氮測(cè)定準(zhǔn)確度越有利,尤其是測(cè)試總氮含量較低的樣品。因此,建議有條件的實(shí)驗(yàn)室使用超純水。
3、過(guò)硫酸鉀試劑純度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
HJ636—2012要求過(guò)硫酸鉀試劑的含氮量應(yīng)不超過(guò)0.0005%,但不同廠家、不同批次生產(chǎn)的過(guò)硫酸鉀質(zhì)量存在差異。
對(duì)于一些純度不高的過(guò)硫酸鉀可以進(jìn)行提純以達(dá)到HJ636—2012質(zhì)控要求。
但由于實(shí)驗(yàn)室條件限制以及過(guò)硫酸鉀對(duì)50 ℃以上溫度的不穩(wěn)定性,建議優(yōu)先選用合格的國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑或進(jìn)口過(guò)硫酸鉀。
不過(guò)從成本角度看,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑相比于進(jìn)口的更加物美價(jià)廉,所測(cè)數(shù)據(jù)也完全滿足HJ636—2012質(zhì)控要求。
過(guò)硫酸鉀純度對(duì)空白值對(duì)影響
4、過(guò)硫酸鉀溫度及貯存對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
HJ636—2012中堿性過(guò)硫酸鉀溶液配制方法:40.0g過(guò)硫酸鉀溶于600mL水中,另取15.0g氫氧化鈉溶于300mL水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后,混合兩種溶液定容至10 00mL。
過(guò)硫酸鉀常溫下不易完全溶解,為促進(jìn)其溶解往往需要加熱。
需特別注意的是,過(guò)硫酸鉀在60℃甚至50℃就會(huì)分解,因此在實(shí)際工作中加熱溫度最好控制在50℃以內(nèi)。這樣既利于促進(jìn)過(guò)硫酸鉀溶解,又可減少高溫對(duì)過(guò)硫酸鉀氧化能力的損失。
同時(shí),過(guò)硫酸鉀和氫氧化鈉最好分別配制,待氫氧化鈉溶液冷卻至室溫后再混合定容。這是由于氫氧化鈉在溶解過(guò)程中會(huì)放出大量熱而導(dǎo)致配制過(guò)程中過(guò)硫酸鉀氧化能力的損失。
配制好的堿性過(guò)硫酸鉀溶液保存于聚乙烯瓶中,其放置天數(shù)對(duì)空白值有重要影響。
相關(guān)研究表明,空白值隨著堿性過(guò)硫酸鉀放置時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,用新配制的堿性過(guò)硫酸鉀測(cè)得空白值最低。
堿性過(guò)硫酸鉀放置時(shí)間對(duì)空白值的影響
如上表所示,7日內(nèi)空白值差別不大,在保存30日后所測(cè)得的空白值仍能滿足試驗(yàn)要求。
因此,配好的堿性過(guò)硫酸鉀最好在“7日保鮮期”內(nèi)使用,若保存條件良好,可延長(zhǎng)放置時(shí)間在30日左右。
5、其他因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
實(shí)際工作中還發(fā)現(xiàn),總氮測(cè)定中還有不少因素也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確度降低,如消解時(shí)間及冷卻時(shí)間、水樣的酸堿度等。
按HJ636—2012要求,總氮樣品消解需在高壓蒸汽滅菌器中壓力為1.1~1.4kg/cm2,保持溫度在120℃~124℃之間30min。另外有實(shí)驗(yàn)表明,消解完成后延長(zhǎng)降溫冷卻時(shí)間,待溫度下降到低于50℃再開(kāi)閥放氣取出比色管冷卻,測(cè)定結(jié)果較好。
同樣的,當(dāng)水樣pH值在5~9這個(gè)范圍內(nèi)的測(cè)定結(jié)果較好,且數(shù)據(jù)波動(dòng)性較小; 超出此范圍數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大,準(zhǔn)確度降低,且無(wú)明顯規(guī)律。
02總氮含量低于氨氮含量的現(xiàn)象
按道理來(lái)說(shuō),氨氮包含于無(wú)機(jī)氮,而無(wú)機(jī)氮包含于總氮中。
但在實(shí)際測(cè)定中,氨氮>總氮的情況還是很常見(jiàn)的。
對(duì)于這種現(xiàn)象來(lái)說(shuō),一般看法是樣品中氨氮含量較高時(shí),加入堿性過(guò)硫酸鉀,在堿性條件下形成氨水,氨水揮發(fā)生成氨氣,從比色管中釋放出來(lái),導(dǎo)致測(cè)定的總氮量只包含了部分氨氮,從而低于氨氮含量。
因此,利用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法處理樣品時(shí),可以在所有樣品都加入過(guò)硫酸鉀溶液后,統(tǒng)一加蓋。這樣就給氨氮含量較高的樣品中氨氮以氨氣形式揮發(fā)出來(lái)創(chuàng)造了時(shí)間。
當(dāng)然,也有操作人員采用雙管消解法。即將樣品加入比色管用無(wú)氨水稀釋至10mL后,將堿性過(guò)硫酸鉀加入另一小試管中,再將裝有堿性過(guò)硫酸鉀的小試管放入比色管中,小試管頂部的高度應(yīng)超出比色管中的試樣液面以避免樣品處于堿性環(huán)境,蓋上比色管蓋后,再進(jìn)行比色管內(nèi)兩種液體的混合。
但雙管法在實(shí)際操作過(guò)程中過(guò)于繁瑣,測(cè)試結(jié)果也不是很理想。
其實(shí),針對(duì)氨氮>總氮這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該如HJ636-2012的征求意見(jiàn)稿所說(shuō),“不應(yīng)該僅僅停留在總氮測(cè)定本身上,而是應(yīng)該從測(cè)定總氮和氨氮兩者之間存在的一些聯(lián)系上查找原因”,“在不斷完善總氮測(cè)定的過(guò)程中,還應(yīng)同步完善氨氮測(cè)定中包括實(shí)驗(yàn)用水、器皿、試劑和實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使兩者同步遠(yuǎn)離氮的污染,才能保證測(cè)定結(jié)果的正確性!
文章(文字):環(huán)保水圈。
目前,比較常用的總氮檢驗(yàn)方法是堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636-2012)。
但很多水友反應(yīng)該方法不好做,其中代表性問(wèn)題有:
氨氮高于總氮的測(cè)定結(jié)果;
空白的校正吸光度太高,大于0.030。
01空白吸光值過(guò)高
空白值偏高是影響總氮測(cè)定準(zhǔn)確度的主要因素,HJ636-2012要求空白實(shí)驗(yàn)的校正吸光度A(A=A220-2A275)<0.030。
在總氮測(cè)定中,實(shí)驗(yàn)空白值常與玻璃器皿的潔凈度、實(shí)驗(yàn)用水、過(guò)硫酸鉀試劑純度、堿性過(guò)硫酸鉀溶液的溫度與保存時(shí)間等因素密切相關(guān)。
1、玻璃器皿的潔凈度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
相關(guān)研究顯示,常規(guī)氮玻璃器皿的洗滌標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法滿足實(shí)際需要。
因此,用于總氮測(cè)定的器皿在常規(guī)洗凈后,還需在鹽酸溶液(1體積鹽酸倒入9體積水)中浸泡24h,然后再用無(wú)氨水進(jìn)行涮洗。
如下表實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示,實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿在去污粉清洗的條件下空白吸光度均大于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.030,此時(shí)應(yīng)檢查器皿的污染狀況。
玻璃器皿不同洗滌方法下空白樣平行值
而在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,用去污粉清洗后再用鹽酸浸泡24h,空白吸光度完全符合HJ 636—2012 的質(zhì)控要求。
綜上所述,為防止總氮測(cè)定準(zhǔn)確度出現(xiàn)偏差,建議每次測(cè)定后,所有的玻璃器皿在清洗干凈后,直接浸泡到鹽酸溶液中。每次使用前,最好再用新鮮制備的超純水沖洗數(shù)次并立即使用。
2、實(shí)驗(yàn)用水對(duì)測(cè)定結(jié)果對(duì)影響
雖然HJ636—2012對(duì)實(shí)驗(yàn)用水明確要求為“無(wú)氨水”,但在相同實(shí)驗(yàn)條件下,超純水的空白值最小,且超純水機(jī)是多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)設(shè)備,方便做到現(xiàn)用現(xiàn)制備。
如下表所示,用超純水和無(wú)氨水測(cè)定的空白值比去離子水小,超純水的空白值最小,三者均滿足總氮測(cè)定要求。
不同實(shí)驗(yàn)用水的空白值
從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,空白值越低,對(duì)總氮測(cè)定準(zhǔn)確度越有利,尤其是測(cè)試總氮含量較低的樣品。因此,建議有條件的實(shí)驗(yàn)室使用超純水。
3、過(guò)硫酸鉀試劑純度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
HJ636—2012要求過(guò)硫酸鉀試劑的含氮量應(yīng)不超過(guò)0.0005%,但不同廠家、不同批次生產(chǎn)的過(guò)硫酸鉀質(zhì)量存在差異。
對(duì)于一些純度不高的過(guò)硫酸鉀可以進(jìn)行提純以達(dá)到HJ636—2012質(zhì)控要求。
但由于實(shí)驗(yàn)室條件限制以及過(guò)硫酸鉀對(duì)50 ℃以上溫度的不穩(wěn)定性,建議優(yōu)先選用合格的國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑或進(jìn)口過(guò)硫酸鉀。
不過(guò)從成本角度看,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑相比于進(jìn)口的更加物美價(jià)廉,所測(cè)數(shù)據(jù)也完全滿足HJ636—2012質(zhì)控要求。
過(guò)硫酸鉀純度對(duì)空白值對(duì)影響
4、過(guò)硫酸鉀溫度及貯存對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
HJ636—2012中堿性過(guò)硫酸鉀溶液配制方法:40.0g過(guò)硫酸鉀溶于600mL水中,另取15.0g氫氧化鈉溶于300mL水中。待氫氧化鈉溶液溫度冷卻至室溫后,混合兩種溶液定容至10 00mL。
過(guò)硫酸鉀常溫下不易完全溶解,為促進(jìn)其溶解往往需要加熱。
需特別注意的是,過(guò)硫酸鉀在60℃甚至50℃就會(huì)分解,因此在實(shí)際工作中加熱溫度最好控制在50℃以內(nèi)。這樣既利于促進(jìn)過(guò)硫酸鉀溶解,又可減少高溫對(duì)過(guò)硫酸鉀氧化能力的損失。
同時(shí),過(guò)硫酸鉀和氫氧化鈉最好分別配制,待氫氧化鈉溶液冷卻至室溫后再混合定容。這是由于氫氧化鈉在溶解過(guò)程中會(huì)放出大量熱而導(dǎo)致配制過(guò)程中過(guò)硫酸鉀氧化能力的損失。
配制好的堿性過(guò)硫酸鉀溶液保存于聚乙烯瓶中,其放置天數(shù)對(duì)空白值有重要影響。
相關(guān)研究表明,空白值隨著堿性過(guò)硫酸鉀放置時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,用新配制的堿性過(guò)硫酸鉀測(cè)得空白值最低。
堿性過(guò)硫酸鉀放置時(shí)間對(duì)空白值的影響
如上表所示,7日內(nèi)空白值差別不大,在保存30日后所測(cè)得的空白值仍能滿足試驗(yàn)要求。
因此,配好的堿性過(guò)硫酸鉀最好在“7日保鮮期”內(nèi)使用,若保存條件良好,可延長(zhǎng)放置時(shí)間在30日左右。
5、其他因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
實(shí)際工作中還發(fā)現(xiàn),總氮測(cè)定中還有不少因素也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確度降低,如消解時(shí)間及冷卻時(shí)間、水樣的酸堿度等。
按HJ636—2012要求,總氮樣品消解需在高壓蒸汽滅菌器中壓力為1.1~1.4kg/cm2,保持溫度在120℃~124℃之間30min。另外有實(shí)驗(yàn)表明,消解完成后延長(zhǎng)降溫冷卻時(shí)間,待溫度下降到低于50℃再開(kāi)閥放氣取出比色管冷卻,測(cè)定結(jié)果較好。
同樣的,當(dāng)水樣pH值在5~9這個(gè)范圍內(nèi)的測(cè)定結(jié)果較好,且數(shù)據(jù)波動(dòng)性較小; 超出此范圍數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大,準(zhǔn)確度降低,且無(wú)明顯規(guī)律。
02總氮含量低于氨氮含量的現(xiàn)象
按道理來(lái)說(shuō),氨氮包含于無(wú)機(jī)氮,而無(wú)機(jī)氮包含于總氮中。
但在實(shí)際測(cè)定中,氨氮>總氮的情況還是很常見(jiàn)的。
對(duì)于這種現(xiàn)象來(lái)說(shuō),一般看法是樣品中氨氮含量較高時(shí),加入堿性過(guò)硫酸鉀,在堿性條件下形成氨水,氨水揮發(fā)生成氨氣,從比色管中釋放出來(lái),導(dǎo)致測(cè)定的總氮量只包含了部分氨氮,從而低于氨氮含量。
因此,利用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法處理樣品時(shí),可以在所有樣品都加入過(guò)硫酸鉀溶液后,統(tǒng)一加蓋。這樣就給氨氮含量較高的樣品中氨氮以氨氣形式揮發(fā)出來(lái)創(chuàng)造了時(shí)間。
當(dāng)然,也有操作人員采用雙管消解法。即將樣品加入比色管用無(wú)氨水稀釋至10mL后,將堿性過(guò)硫酸鉀加入另一小試管中,再將裝有堿性過(guò)硫酸鉀的小試管放入比色管中,小試管頂部的高度應(yīng)超出比色管中的試樣液面以避免樣品處于堿性環(huán)境,蓋上比色管蓋后,再進(jìn)行比色管內(nèi)兩種液體的混合。
但雙管法在實(shí)際操作過(guò)程中過(guò)于繁瑣,測(cè)試結(jié)果也不是很理想。
其實(shí),針對(duì)氨氮>總氮這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該如HJ636-2012的征求意見(jiàn)稿所說(shuō),“不應(yīng)該僅僅停留在總氮測(cè)定本身上,而是應(yīng)該從測(cè)定總氮和氨氮兩者之間存在的一些聯(lián)系上查找原因”,“在不斷完善總氮測(cè)定的過(guò)程中,還應(yīng)同步完善氨氮測(cè)定中包括實(shí)驗(yàn)用水、器皿、試劑和實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使兩者同步遠(yuǎn)離氮的污染,才能保證測(cè)定結(jié)果的正確性!
文章(文字):環(huán)保水圈。