水質氨氮的測定實驗
點擊: 次 時間:2019-06-24 16:40
水質氨氮的測定實驗：
氨氮（NH3－N）以游離氨（NH3）或銨鹽（NH4+）形式存在于水中，兩者的組成比取決于水的pH值和水溫。當pH值偏高時，游離氨的比例較高。反之，則銨鹽的比例高，水溫則相反。
氨氮的測定方法主要有納氏比色法、氣相分子吸收法、苯酚---次氯酸鹽（或水楊酸---次氯酸鹽）比色法和電極法等。本文將主要介紹納氏比色法和蒸餾---酸滴定法。
當水樣帶色或渾濁以及含有其他一些干擾物質，影響氨氮的測定。為此，在分析時需作適當的預處理。對較清潔的水，可采用絮凝沉淀法（加適量的硫酸鋅于水樣中，并加氫氧化鈉使成堿性，生成氫氧化鋅沉淀，再經過濾除去顏色和渾濁）；對污染嚴重的水或工業廢水，則用蒸餾法消除干擾（調節水樣的pH值使在6.0~7.4的范圍，加入適量氧化鎂使成微堿性，蒸餾釋放出的氨被吸收于硫酸或硼酸溶液中。采用納氏比色法或酸滴定法時，以硼酸溶液為吸收液；采用水楊酸---次氯酸鹽比色法時，則以硫酸溶液為吸收液）。
本實驗的主要目的：
1 掌握水樣預處理的方法；
2 掌握氨氮的測定原理及測定方法的選擇
3 掌握分光光度計的使用方法，學習標準系列的配制和標準曲線的制作
一、納氏試劑光度法
1 實驗原理：碘化汞和碘化鉀與氨反應生成淡紅棕色膠態化合物，此顏色在較寬的波長內具強烈吸收。通常測量用410～425nm范圍。
2 實驗儀器：分光光度計、pH計、20mm比色皿、50mL比色管
3 實驗試劑
3.1 納氏試劑：可任擇以下兩種方法中的一種配制。
3.1.1 稱取20g碘化鉀溶于約100ml水中，邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞結晶粉末（約10g），至出現朱紅色沉淀不易溶解時，改為滴加飽和二氯化汞溶液，并充分攪拌，當出現微量朱紅色沉淀不易溶解時，停止滴加二氯化汞溶液。
另稱取60g氫氧化鉀溶于水，并稀釋至250ml，充分冷卻至室溫后，將上述溶液在攪拌下，徐徐注入氫氧化鉀溶液中，用水稀釋至400ml，混勻。靜置過夜。將上清液移入聚乙烯瓶中，密塞保存待用。
3.1.2 稱取16g氫氧化鈉，溶于50ml水中，充分冷卻至室溫。另稱取7g碘化鉀和10g碘化汞溶于水，然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中，用水稀釋至100ml，貯于聚乙烯瓶中，密塞保存待用。
3.2 酒石酸鉀鈉溶液：稱取50g酒石酸鉀鈉（KNaC4H4O6·4H2O）溶于100ml水中，加熱煮沸以去除氨，放冷，定容100ml。
3.3 銨標準貯備溶液：稱取3.819g經100℃干燥過的優級純氯化銨（NH4Cl）溶于水中，移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。
3.4 銨標準使用液：移取5.00ml銨標準貯備液（3.3）于500ml容量瓶中，用水稀釋至標線。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。
4 實驗步驟
4.1 標準曲線的制作
4.1.1 吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00ml銨標準使用液（3.4）于50ml比色管中，加水至標線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液（3.2），搖勻。加1.5ml納氏試劑（3.1.1或3.1.2），混勻。放置10min后，在波長420nm出，用光程20mm比色皿，以水為參比，測量吸光度。
4.1.2 由測得的吸光度減去空白的吸光度后，得到校正吸光度，以氨氮含量（mg）對校正吸光度的統計回歸標準曲線。
4.2 水樣的測定
4.2.1 分取適量經絮凝沉淀預處理后的水樣（使氨氮含量不超過0.1mg），加入50ml比色管中，稀釋至標線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液。以下同標準曲線的制作（4.1）。
4.2.2 分取適量經蒸餾預處理后的餾出液，加入50ml比色管中，加一定量1mol/L氫氧化鈉溶液以中和硼酸，稀釋至標線。加1.5ml納氏試劑（3.1.1或3.1.2），混勻。放置10min后，同標準曲線制作（4.1）步驟測量吸光度。
4.3 空白實驗：以無氨水代替水樣，做全程序空白測定。
5 結果計算：由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度后，用標準曲線計算出氨氮含量m（mg）值。
氨氮（N，mg/L）＝ 1000
m---由標準曲線查得的氨氮量（mg）；
V---水樣體積（ml）。
6 注意事項
6.1 納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例，對顯色反應的靈敏度有較大影響。靜置后生成的沉淀應去除。
6.2 濾紙中常含痕量銨鹽，使用時注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應避免實驗室空氣中氨的玷污。
6.3 脂肪胺、芳香胺、醛類、丙酮、醇類和有機氯胺類等有機化合物，以及鐵錳鎂和硫等無機離子，因產生異色或渾濁而引起干擾，水中顏色和渾濁亦影響比色，因此應進行預處理。
6.4 本方法最低檢出濃度為0.025mg/L（光度法），測定上限為2mg/L。采用目視比色法，最低檢出濃度為0.02mg/L。
6.5 水樣經適當的預處理后，本法可適用于地表水、地下水、工業廢水和生活污水中氨氮的測定。
二、滴定法
1 實驗原理：滴定法僅適用于已進行蒸餾預處理的水樣。調節試樣至pH6.0～7.4范圍，加入氧化鎂使呈微堿性。加熱蒸餾，釋出的氨被硼酸溶液吸收，以甲基紅－亞甲藍為指示劑，使用酸標準溶液滴定餾出液中的銨。
2 實驗試劑
2.1 混合指示液：稱取200mg甲基紅溶于100ml 95％乙醇；另稱取100mg亞甲藍溶于50ml 95％乙醇。以兩份甲基紅溶液與一份亞甲藍溶液混合后供用（可使用一個月）。
注：為使滴定終點明顯，必要時添加少量甲基紅溶液或亞甲藍溶液于混合指示液中，以調節二者的比例至合適為止。
2.2 0.05％甲基橙指示劑：稱取甲基橙50mg溶于100mL水中。
2.3（1+9）硫酸溶液：量取1份硫酸(ρ=1.84）與9份水混合均勻。
2.4 硫酸標準溶液（1/2H2SO4＝0.020mol/L）：分取5.6ml（1+9）硫酸溶液(2.3)于1000ml容量瓶中，稀釋至標線，混勻。按下述操作進行標定。
標定方法：稱取經180℃干燥2h的基準試劑級無水碳酸鈉（Na2CO3）約0.5g（準確稱取至0.0001g），溶于新煮沸放冷的水中，移入500ml容量瓶中，稀釋至標線。移取25.00ml碳酸鈉溶液于150ml錐形瓶中，加25ml水，加1滴0.05％甲基橙指示劑（2.2），用硫酸溶液滴定至淡橙紅色為止。記錄用量，用下式計算硫酸標準溶液的濃度：
硫酸標準溶液濃度M（1/2H2SO4，mol/L）＝
W---碳酸鈉的重量（g）；
V---硫酸標準溶液的體積（ml）；
52.995---（1/2Na2CO3）摩爾質量（g/mol）。
3 實驗步驟
3.1 水樣的測定：于全部經蒸餾預處理、以硼酸溶液為吸收液的餾出液中，加2滴混合指示液（2.1），用標定過的硫酸溶液（2.4）滴定至綠色轉變成淡紫色為止，記錄硫酸標準溶液的用量。
3.2 空白實驗：以無氨水代替水樣，同水樣處理及滴定的全程序步驟進行測定。
4 結果計算
氨氮（N，ml/L）＝
式中：A---滴定水樣時消耗硫酸標準溶液體積（ml）；
B---空白試驗消耗硫酸標準溶液體積（ml）；
M---硫酸標準溶液濃度（mol/L）；
V---水樣體積（ml）；
14---氨氮（N）摩爾質量
5 注意事項
5.1 當水樣中含有可被蒸餾出并在滴定時能與酸反應的物質，如揮發性胺類等，則將使測定結果偏高。
5.2 使用205mL水樣，實際測定的最低檢出濃度為含氮0.2mg/L。
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