絮凝沉淀法测定地表水中氨氮的方法改进

时间：2024-07-28

胡芷维

（茂名市生态环境局电白分局，广东茂名 525400）

当水体较为清洁时，采用絮凝沉淀法可测定地表水中氨氮含量。当工业废水存在严重污染时，则应用蒸馏法，消除测定干扰因素测定地表水中氨氮含量。采测分离地表水、监测黑臭河流时，絮凝沉淀法处理的水样差异比较大，通过多次试验对比，改进絮凝沉淀法操作过程中，采用方法与人员比对方式，对试验操作法改进效果予以验证[1]。

1 实验操作

1.1 仪器和试剂

准备：中速定性滤纸、分光光度计、离心机。采用实验室纯水机，制备无氨水。纳氏试剂包含碘化钾-二氯化汞-氢氧化钾溶液[2]。制备酒石酸钾钠溶液（50%）：称取50 g酒石酸钾钠，溶解到水（100 mL）中，加热煮沸，去除内部氨气，冷却之后，稀释到100 mL。硫酸锌溶液（10%），制备方法如下：选取25 g氢氧化钠，溶解到水中，稀释到100 mL。氨氮标准贮备溶液为1 000 mg/L。

1.2 样品预处理

选择50 mL水样，置入到两个离心管内，添加1 mL硫酸锌溶液（10%），0.2 mL氢氧化钠溶液（25%），将pH调节到10.5，混合均匀。待至沉淀之后，进行离心处理，离心速率为4 000 r/min，离心处理5 min后，选取上清液。

1.3 测定样品

选择适量水样，添加到比色管（50 mL）内，稀释到标线位置。添加酒石酸锑钾（1 mL），混合均匀。添加纳氏试剂（1.5 mL），混合均匀。放置10 min，以420 nm波长、20 mm光程比色皿，将水作为参照，对吸光度进行测定。

2 结果与讨论

2.1 问题分析

派遣A人员、B人员，于Ⅰ段河流上游取样，A人员取样量为25 mL，B人员取样量为50 mL，预处理方法均为絮凝沉淀，A人员测定结果为0.37 mg/L，B人员测定结果为0.66 mg/ L。同时派遣A人员、B人员，于Ⅱ段河流上游取样，A人员取样量为25 mL，B人员取样量为50 mL，预处理方法均为絮凝沉淀，A人员测定结果为0.54 mg/L，B人员测定结果为0.81 mg/L。

通过比较分析可知，采用相同的预处理方法，取样量设置不同，测定结果存在明显差异。A人员在絮凝沉淀基础上，采用稀释2倍方式，消除浊度干扰，水样难度与曲线中部接近，因此无问题；B人员按照标准方法要求，提取50 mL清洁水，稀释操作会影响测定结果。通过讨论分析，拟采用预蒸馏法比较水样结果。派遣A人员、B人员，于Ⅰ段河流上游取样，取样量均为100 mL，预处理方法均为蒸馏法，A人员测定结果为0.35 mg/L，B人员测定结果为0.36 mg/L。派遣A人员、B人员，于Ⅱ段河流上游取样，取样量均为100 mL，预处理方法均为蒸馏法，A人员测定结果为0.50 mg/L，B人员测定结果为0.47 mg/L。

通过上述结果可知，采用预蒸馏法，结果和其中一组人员相同，表明对取样量进行2倍稀释后，不会影响测定结果。产生误差的原因可能是预处理步骤不同，尤其是离心操作影响。因此围绕预处理步骤，进行深入讨论和探究。

2.2 关键性步骤

（1）直接离心和转移后离心。派遣A人员在Ⅰ河段选取50 mL水样，将其置入两个离心管沉淀，直接离心处理。之后选择上清液25 mL，合并置入50 mL比色管，取样分析量为50 mL，测定结果为0.39 mg/ L。取样分析量为25 mL，测定结果为0.37 mg/L。在Ⅱ河段选取选择50 mL水样，将其置入两个离心管沉淀，直接离心处理。之后选择上清液25 mL，合并置入50 mL比色管，取样分析量为50 mL，测定结果为0.54 mg/L。取样分析量为25 mL，测定结果为0.54 mg/L。派遣B人员在Ⅰ河段选取100 mL水样，在比色管内沉淀，之后选取上清液离心，之后选取50 mL上清液分析，取样分析量为50 mL，测定结果为0.66 mg/L。取样分析量为25 mL，测定结果为0.60 mg/L。在Ⅱ河段选取选择100 mL水样，在比色管内沉淀，之后选取上清液离心，之后选取50 mL上清液分析，取样分析量为50 mL，测定结果为0.81 mg/L。取样分析量为25 mL，测定结果为0.76 mg/L。

测定氨氯如下：采用纳氏试剂分光光度法、地表水环境监测质量网的规定，选取水样沉淀后，选择上清液进行分析，同时可以离心处理絮凝沉淀后的样品。通过上述操作，A、B人员在絮凝沉淀后，采用直接离心操作、转移后离心操作，对水样氨氮值进行测定。结果显示，沉淀操作之后，选取上清液进行离心、比色操作，获取结果高于沉淀后直接离心操作、取样分析结果。导致结果差异的原因如下：絮凝沉淀处理后，选取上清液中存在未沉淀细小颗粒，在离心处理之后，以悬浮状存在，样品存在浊度，相应增加比色结果。在离心管内沉淀后，再离心操作，由于存在沉淀物和絮凝剂，悬浮物胶体、分散颗粒，极易受到分子力作用影响，从而生成絮状体。在沉降操作中，会相互碰撞和凝聚。絮状体质量与尺寸持续增加，且沉速加快。再次取样时，内部无细小悬浮物，澄清度高，可以确保比色结果准确性[3]。

（2）絮凝沉淀后统一过滤：按照氨氮测定标准、纳氏试剂分光光度法、地表水环境监测质量网的规定，水样沉淀之后，采用水冲洗中速定性滤纸进行过滤处理。絮凝沉淀操作后，由离心处理法改为过滤法，取样量控制在50 mL，对实验结果进行验证。派遣A人员、B人员，于Ⅰ段河流上游取样，选取水样100 mL，在比色管内沉淀，使用中速定性滤纸过滤，提取滤液置入比色管（50 mL）内。A人员取样量为50 mL，B人员取样量为50 mL，A人员测定结果为0.41 mg/ L，B人员测定结果为0.43 mg/L。同时派遣A、B人员，于Ⅱ段河流上游取样，选取水样100 mL，在比色管内沉淀，使用中速定性滤纸过滤，提取滤液置入比色管（50 mL）内。A人员取样量为50 mL，B人员取样量为50 mL，预处理方法均为絮凝沉淀，A人员测定结果为0.54 mg/L，B人员测定结果为0.81 mg/L。

通过上述结果可知，滤纸包含铵盐与可溶性氨，极易导致空白值升高。水样絮凝沉淀之后，再进行过滤处理，结果将会高于预蒸馏结果、沉淀后直接离心比色结果。然而相对偏差小于5%，一致性良好。

（3）统一絮凝沉淀、离心：在过滤之前，选择低空白度进口滤纸，或者使用纯水冲洗滤纸。为了全面提升预处理效果，A、B组人员统一预处理步骤，于离心管内絮凝沉淀，之后进行离心、取样、比色处理，结果如表1所示。

表1 试验结果分析

通过表1结果可知，在离心管内实施絮凝沉淀、离心、比色处理，即使为不同人员操作，结果一致性也比较高，便于操作与应用，可以简化操作步骤和流程，无需蒸馏处理、冲洗滤纸等。