1 實驗部分
1.1 納氏試劑手工比色法
1.1.1 實驗儀器及試劑
UV-8000 紫外可見光分光光度計。無氨水:在無氨環境中蒸餾水通過強酸性陽離子交換樹脂(氫型)柱(18.2 MΩ·cm),將流出液收集在帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶內,即制即用。鹽酸:ρ(HCl)=1.18 g·mL-1。碘化汞- 碘化鉀- 氫氧化鈉(HgI2-KI-NaOH)
溶液:(1)稱取16.0g 分析純氫氧化鈉(NaOH),溶于50 mL 水中,冷卻至室溫。(2)稱取7.0 g 碘化鉀(KI)和10.0 g 碘化汞(HgI2),溶于水中。然后將此溶液在攪拌下,緩慢加入到上述50 mL 氫氧化鈉溶液中,用水稀釋至100 mL。貯于聚乙烯瓶內,用橡皮塞或聚乙烯蓋子蓋緊,于暗處存放,有效期3 個月。酒石酸鉀鈉溶液(ρ=500 g·L-1):稱取3.5 g硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶于水中,稀釋至1000mL。
1.1.2 試驗方法
繪制標準曲線:在8 個50 mL 比色管中,分別加入0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00mL、6.00 mL、8.00 mL 和 10.00 mL 氨氮標準溶液,加純水至標線刻度,加入1.00mL 納氏試劑,混勻,再加入1.00mL 納氏試劑,混勻。放置10 min 后在420nm 處,用光程10nm的石英比色皿,以水為參比,測定吸光度。再由測得的吸光度減去零濃度空白管的吸光度后得到校正吸光度(此步驟現在可由儀器自動完成)。實際試驗測定方法參照此步驟,遇到復雜樣品,如渾濁,有顏色等則水樣要經過0.45μm 濾膜抽濾后測定。如水樣呈中性,且基體簡單,則不需預處理。
1.1.3 方法原理
以游離態的氨或銨離子等形式存在的氨氮與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物,該絡合物的吸光度與氨氮成正比, 符合朗伯- 比爾定律,于波長420nm處測量吸光度。當水樣體積為50 mL,使用20 mm 比色皿時,本方法的檢出限為0.025 mg·L-1,測定下限為0.10 mg·L-1,測定上限為2.0 mg·mL-1(以N 計),使用10mm 比色皿時,最低檢出濃度為0.05mg·L-1。
1.2 水楊酸流動注射儀器法
1.2.1 實驗儀器及試劑
QuickChem FIA+8000 流動注射分析儀。
無氨水:同上納氏試劑法制備。顯色劑、次氯酸鈉溶液、亞硝基鐵氰化鈉溶液等試劑均為分析純,配置用水均為無氨水,配制方法見文獻[1]。
1.2.2 試驗方法
所有樣品采集后立即加入硫酸酸化至pH < 2,冷藏密封保存,并且要爭取在24h 內測定。做樣時如發現樣品渾濁或者有懸浮物,應取上層清液或用0.45μm 濾膜針筒抽濾后測定。然后,啟動流動注射模塊及電腦程序后,將進樣管、進試劑管卡壓在流動泵,將所有管路入口浸入無氨水液面下。觀察進液是否正常,如不正常則需重新安裝好。大約清洗15min
后,將管路放入預先配置好的試劑,將要測的水樣放進自動取樣器。啟動分析軟件。儀器首先泵入無氨水,待走穩基線后,開始進標準溶液進行工作曲線繪制及空白、水樣的測定。儀器測定結束后,用無氨水清洗所有試劑管路15min,然后再泵入空氣至管路中的液體完全被泵出,然后關軟件,打印報告,關機。
1.2.3 方法原理
水楊酸流動注射儀器法是流動注射分光光度法的聯用技術,其利用聚四氟乙烯管代替燒杯和容量瓶,用恒定流速的流量泵使被檢測試劑流過內徑為0.5~1mm 的聚四氟乙烯管,在中途有注入部件(旋轉閥)注入微升量試劑,使其在混合圈中反應,最后進入比色管進行比色。在亞硝基鐵氰化鈉存在下,銨與水楊酸和次氯酸鹽反應生成藍色化合物,最后,在
650nm 波長下進行比色測定氨氮值。1.2.4 流動注射儀器工作流程圖及儀器工作參數
2 實驗結果與討論
2.1 納氏試劑分光光度法與水楊酸流動注射儀器法測定氨氮的校準曲線對比
2.1.1 分光光度法的工作曲線
分別取0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg·L-1 的標準系列濃度,用UV8000 型分光光度計在420nm 波長下測定吸光度(比色皿厚度為10mm)。以氨氮濃度值為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制工作曲線。采用線性擬合法(GB/T 22554-2010),得線性回歸方程:C=-3.0293×10-2+5.2448×A,R2=0.99961。
2.1.2 水楊酸流動注射儀器法的工作曲線
在最佳實驗條件下,取標準濃度分別為0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00 mg·L-1 的標準系列濃度,用水楊酸- 次氯酸鈉流動注射儀器法在650nm 處,得到不同濃度的氨氮信號值(峰面積),以氨氮濃度值為橫坐標,對應的信號值(峰面積)為縱坐標,繪制工作曲線。采用線性擬合法(GB/T 22554 -2010),得一元回歸線性方程:C=-3.0211×10-3+4.8306×A,R2=0.9983。
2.2 檢出限
為測定水楊酸流動注射儀器法的檢出限,取零濃度水樣(空白)進行20 次平行測試,方法檢出限計算公式:L=3Sb/k,其中,Sb 為標準偏差,k 為校準曲線的斜率[2]。經計算得
L=0.005mg·L-1,與納氏試劑手工法檢出限L=0.02對比有顯著優勢。實驗中,在配置納氏試劑時,要將堿液(NaOH)充分冷卻后再將汞鹽緩緩加入,否則易出現沉淀和渾濁,從而導致空白值偏高。通過重復多次實驗得知,影響納氏試劑空白值的主要原因是酒石酸鉀鈉和碘化汞。市售酒石酸鉀鈉配置的溶液一般要經過加熱煮沸處理后,空白值才能滿足國標要求。
2.3 精密度
分別配置濃度為0.50、1.00、3.00、5.00、8.00、10.00 mg·L-1 的樣品對2 種方法進行精密度試驗,試驗結果見表3。測得結果與配置值相對偏差在可接受范圍,精密度滿足質量控制要求。