纳氏试剂比色法测定水中氨氮技术的改进

纳氏试剂比色法测定水中氨氮技术的改进

纳氏试剂比色法测定水中氨氮技术的改进

申开旭

（云南省水文水资源局昭通分局）

摘要：纳氏试剂分光光度法测定水中的氨氮，办法简便、快速、灵敏度高，成为水利、环保系统最常用的分析方法。文章对《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》HJ535-2009的原理、分析步骤和一些关键性技术问题进行分析和研究，在改进方法的同时给出相应的解决办法。 关键词：氨氮纳氏试剂分光光度法改进

1 纳氏试剂比色法

纳氏试剂光度法的原理是以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与碘化汞和碘化钾的碱性溶液反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮的含量成正比，于波长420nm处测定吸光度。

(1) 仪器与试剂

可见分光光度计，20mm比色皿；pH计；氨氮蒸馏装置：500mL蒸馏烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管；中速定量滤纸；25mL，50mL比色管。

纳氏试剂：本文选用二氯化汞一碘化钾一氢氧化钾 (HgCl2—Kl—KOH)；

酒石酸钾钠溶液（p=500g/L）称取50g酒石酸钾钠溶于l00 mL无氨水中，加热煮沸以驱除氨，充分冷却后用无氨水稀释到100mL。

氨氮标准贮备液（p=l000ug/mL）称取3.8190 g在100—105℃烘箱中干燥2 h的优级纯氯化铵，溶于无氨水中，定容至1000mL。贮于具塞磨口玻璃瓶中，2℃～5℃密塞保存。氨氮标准使用液（l0ug／mL）准确吸取5.00mL氨氮标准贮备液于500 mL容量瓶中，用无氨水稀释至标线，临用前配制。

(2) 水样预处理

①对于较清洁水，采用絮凝沉淀法。

②对于污染严重的水或工业废水，采用蒸馏法。 (3) 工作曲线绘制

取0.00，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00和10.00mL铵标准分别于50mL比色管中,加水至标线,加1.00mL酒石酸钾溶液充分混匀后分别加1.50或1.00mL纳氏试剂混匀，放置10min后，在波长420nm处用光程20mm比色皿,以水为参比测定吸光度。以校正后的吸光度（A）为纵坐标，以对应的氨氮含量（ug）为横坐标，绘制工作曲线。

(4) 水样测定与空白实验

清洁水样直接取50mL，有悬浮物和色度干扰的水样，取经预处理后的水样50mL，用与校准步骤相同的步骤测定其吸光度。蒸馏或酸化后的水样需用氢氧化钠溶液（1mol/L）调整pH为中性再按与曲线相同步骤测定。空白实验以无氨水代替水样，与水样同步测定。 2 关键技术问题分析 2.1 测定方法改进

《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》HJ535-2009测定水和废水中氨氮时，主要存在着①试样取量大，产生实验废液较多；②剧毒汞盐用量多，对水环境易造成二次污染等不足之处。本文在满足分析要求的前提下，从“节能减排”的理念出发，对该方法进行了一点改进，以减少取样量和纳氏试剂的用量。

(1) 改进后校准曲线检验

在8支25mL比色管中分别加入氨氮标准（10mg/L）使用液0.00，0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL，用无氨水稀释至25mL，加酒石酸钾钠溶液0.50mL，混匀，加纳氏试剂0.50mL，混匀，再按《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》HJ535-2009程序进行显色反应和比色测定。（见表1）

表1 方法改进后校准曲线绘制 曲线编号 标样体积（mL） 标样浓度（mg/L） 吸光度（A-A0） 校准方程（Y=ax+b） 相关系数（R） 检出限（L） y=0.3853x+0.0066 0.9998 0.009 ① 0.00 0.00 0.000 ② 0.50 0.20 0.085 ③ 1.00 0.40 0.160 ④ 2.00 0.80 0.320 ⑤ 3.00 1.20 0.475 ⑥ 4.00 1.60 0.625 ⑦ 5.00 2.00 0.770 ①线性检验：该曲线7个点（空白取平均），相关系数R=0.9998>0.999。表明线性关系良好。 ②截距检验：在y=0.3853 x+0.0066中，将0.0066与0作t检验，经计算t=1.9，取置信度95%时，查表得t0.05(5)= 2.57，显然t0.05(5)>t,表明截距与0无显著性差异，曲线准确性符合要求。 ③ 检出限：用吸光度0.010直接代入回归方程，检出限L=0.009 mg/L，小于原标准0.025 mg/L。 (2) 测试样品精密度和准确度 用改进后校准曲线测定清洁水、生活污水、工业废水，经计算，三种不同类型样品相对标准偏差RSD为1.60%-2.83％，表明方法具有良好精密度。对上述水样进行加标回收率测定，加回收率为94.5％～l02％，表明该方法准确度较高，符合标准误差测定要求。 2.2 样品采集、保存和运输 样品采集须具有代表性，采样时应按照HJ494-2009和HJ493-2009的要求，把水样采集在干净的聚乙烯瓶或玻璃瓶内，尽快分析。如需保存，需向水样中加入硫酸或盐酸使水样酸化至pH<2.0，低温保存。有实验表明[1]：水样采集后立即加入盐酸使PH<2，在聚乙烯瓶中密闭室温保存，连续测定30天，氨氮含量恒定。为保证所加试剂的纯度，需加做全程序空白，且全程序空白氨氮含量必须小于检出限（0.025mg/L）。 2.3 纳氏试剂配制(HgCl2—Kl—KOH) 纳氏试剂是影响测定空白值的主要因素，其正确配制与否是决定该测定方法灵敏度的关键。在配制过程中要严格控制二氯化汞(HgCl2)加入量。当出现朱红色沉淀不在溶解时，改为滴加饱和二氯化汞溶液。配制碱溶液时，将配制好的氢氧化钾溶液充分冷到室温后，方可将二氯化汞、碘化钾混合溶液在边搅拌下徐徐注入氢氧化钾溶液中。工作经验表明：A.室温15℃～25℃时选用二氯化汞一碘化钾一氢氧化钾，能够保证纳氏试剂有良好的显色能力；B.二氯化汞与碘化钾质量比接近0.41:1时，即[m(HgCl2)/m(KI)=0.41:1]，测试结果最理想；C.纳氏试剂低温保存于聚乙烯塑料瓶中，可以提高测试样品的精密度和准确度[2]。 2.4 酒石酸钾钠溶液提纯

酒石酸钾钠纯度直接关系到测定结果，需要对其溶液进行提纯。实际工作中，有两种处理方法。①采用纳氏试剂对酒石酸钾钠溶液（50%）进行提纯，纳氏试剂加入量为酒石酸钾钠溶液体积2%，空白吸光度最小且基本稳定；②向酒石酸钾钠溶液中加少量碱液，煮沸蒸发至50mL左右，冷却并定容至100mL。试验表明：方法①、②均可提纯铵盐含量较高的酒石酸钾钠，经提纯后空白值也能满足分析测定要求。 2.5 高空白值影响

选用10mm比色皿时，实验空白吸光度A≤0.030，否则应对实验过程中各种影响因素进行分析，查找其原因。

(1) 试剂。主要考虑纳氏试剂和酒石酸钾钠。实验证明：选用二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾配制纳氏试剂做空白实验，吸光度在0.015～0.020；酒石酸钾钠溶液对试剂空白产生干扰时，按照6.4做提纯处理。

（2） 实验用水。氨氮实验用水要求为无氨水，临用前用纳氏试剂加以检查。经实验研究：用新鲜蒸馏水代替无氨水测定水中氨氮,测试结果表明：新鲜蒸馏水与无氨水在空白吸光度、校准曲线上均无明显差异,两者有较好的精密度和准确度。实验还指出：新鲜蒸馏水密封放置1天可以降低试剂空白吸光度。

（3） 滤纸。不同滤纸之间铵盐含量差别较大，实际工作中用两种方法进行处理。方法①：用3%硼酸或5%硫酸浸泡滤纸经反复清洗至中性后,再过滤氨氮水样的絮凝液,可有效降

低全过程空白值；方法②：选用经稀盐酸溶液浸泡并洗净的0.45um醋酸乙酯纤维滤膜过滤水样，可以解决高空白问题。 2.6 反应条件控制

（1） 反应温度、时间。实验表明：反应温度为25℃时，显色最完全，反应时间为10～30min，溶液颜色较稳定。实际工作中，显色温度控制在20℃～25℃，时间控制在10min左右，快速测定，能够确保监测数据准确可靠。

（2） 反应体系pH值。水样pH值的变化对显色有显著影响,水样呈中性或碱性,测定结果相对偏差符合分析要求,水样呈酸性无可比性。实验发现[3],当水样呈酸性时测定值为0.24mg/L ,呈碱性时测定值为1.03 mg/L ,呈中性时测定值为0.92 mg/L。实验表明[4]：当溶液pH<11时,不能使溶液中NH4+全部转化为NH3,使测定结果偏低；当pH>11时,99%以上NH4+ 转化为NH3。在测定水样时先调整pH至中性，加入纳氏试剂后体系pH值在11.8～12.4为宜。实际工作中，配制较强缓冲能力的氢氧化钾-酒石酸溶液（浓度比为2.54：1），能够更好地控制体系pH值。 2.7 水样本身干扰

（1）色（浊）度。取50mL水样于50mL比色管中,加1.00mL酒石酸钾钠溶液,加1.5mL15%氢氧化钾溶液,测量吸光度(校正吸光度)，水样经纳氏试剂比色后测得吸光度减去校正吸光度。

（2）金属离子。在碱性环境中，金属离子容易发生水解，一般加入酒石酸钾钠络合；含有汞盐可加少量硫代硫酸钠络合而掩蔽；含有Mn2+时，用50%酒石酸钾钠

1.00mL+2%Na2EDTA1.00mL代替纯酒石酸钾钠能掩蔽Mn2+干扰[5]；含有大量Cu、Fe等金属离子，采用蒸馏法进行预处理后，再测定。

（3）有机物。水样中含有甘氨酸、肼和某些胺类等有机物时，调节水样pH值到9.5左右，对其进行蒸馏处理；含有酮类、醛类和其他胺类时，在pH值较低情况下，用煮沸方法除去。 2.8 样品稀释

当测试样品吸光度大于工作曲线浓度最高管的吸光度时，需将水样稀释后测定。若直接用水稀释，测定结果误差较大。实际工作中，用事先配制好的空白溶液做稀释液可以消除对测定结果的干扰。 3结束语

在满足分析要求的前提下，本文从“节能减排”理念出发，对《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》HJ535-2009进行了一点改进。多次试验表明：样品测试的精密度和准确度均满足分析方法要求。改进后校准曲线重现性好，截距和斜率比较稳定，相关系数R>0.9990，相对标准偏差RSD在1.60%～2.83%，测试样品加标回收率在94.5％～l02％，实验废液和纳氏试剂用量得到减少。改进该方法能够从源头削减污染，确保环境中汞盐和实验废水在总量上得到控制，对有效保护水资源起到了促进作用。 参考文献：

[1] 肖志芳,王秦霞,李耀根. 用氨气敏电极测定水中氨氮含量方法的探讨[J]华西医大学报,1991,22 (4):403-405

[2] 陈惠琴,张亚平. 提高生活饮用水氨氮检测质量的探讨[J] .预防医学文献信息, 2002 ,8 (2):192-193 [3] 苏爱梅,王俊荣. 氨氮测定过程中有关问题的探讨[J] 干旱环境监测,2003，17(2):123-125 [4] 陈国强,卢明宇. 应用离子选择电极法测定生活污水中的氨氮[J].重庆环境科学,1998 ,20(3):58-90 [5]丁建森,李 凌. 饮用水中锰对氨氮检测影响的探讨[J] 上海预防医学杂志,1997 ,9 (10) :474 - 475

当测试样品吸光度大于工作曲线浓度最高管的吸光度时，需将水样稀释后测定。若直接用水稀释，测定结果误差较大。实际工作中，用事先配制好的空白溶液做稀释液可以消除对测定结果的干扰。 3结束语

在满足分析要求的前提下，本文从“节能减排”理念出发，对《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》HJ535-2009进行了一点改进。多次试验表明：样品测试的精密度和准确度均满足分析方法要求。改进后校准曲线重现性好，截距和斜率比较稳定，相关系数R>0.9990，相对标准偏差RSD在1.60%～2.83%，测试样品加标回收率在94.5％～l02％，实验废液和纳氏试剂用量得到减少。改进该方法能够从源头削减污染，确保环境中汞盐和实验废水在总量上得到控制，对有效保护水资源起到了促进作用。 参考文献：

[1] 肖志芳,王秦霞,李耀根. 用氨气敏电极测定水中氨氮含量方法的探讨[J]华西医大学报,1991,22 (4):403-405

[2] 陈惠琴,张亚平. 提高生活饮用水氨氮检测质量的探讨[J] .预防医学文献信息, 2002 ,8 (2):192-193 [3] 苏爱梅,王俊荣. 氨氮测定过程中有关问题的探讨[J] 干旱环境监测,2003，17(2):123-125 [4] 陈国强,卢明宇. 应用离子选择电极法测定生活污水中的氨氮[J].重庆环境科学,1998 ,20(3):58-90 [5]丁建森,李 凌. 饮用水中锰对氨氮检测影响的探讨[J] 上海预防医学杂志,1997 ,9 (10) :474 - 475

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