水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009).doc

1. 范围
1.1 本方法规定了用纳氏试剂分光光度法测定水中的氨氮。
1.2 本方法适用于地下水、地表水、生活污水和工业废水中氨氮的测定。
1.3 当水样体积为50mL，使用20mm比色皿时，本方法检出限为0.025mg/L，测定下限为 0.10mg/L，测定上限为2.0mg/L（均以N计）。
2. 参考标准
水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法 HJ 535-2009
3. 职责
检测技术人员按本作业指导书对水样中氨氮进行分析检测。
4. 方法原理
以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。
5. 干扰及消除
5.1 水样中含有悬浮物、余氯、钙镁离子等金属离子、硫化物和有机物时会产生干扰，含有此类物质时要作适当处理，以消除对测定的影响。
5.2 若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除，用淀粉–碘化钾试纸检验余氯是否除尽。在显色时加入适量的酒石酸钾钠溶液，可消除钙镁等金属离子的干扰。若水样浑浊或有颜色时可用预蒸馏法或絮凝沉淀法处理。
6. 试剂
除非另有说明，分析时所用试剂均为符合国家标准的分析纯化学试剂，实验用水为按6.1制备的水，使用经过检定的容量器皿和量器。
6.1 无氨水，在无氨环境中用纯水器法制备。用市售纯水器直接制备。或采用下述方法之一制备：
6.1.1 离子交换法：蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂（氢型）柱，将流出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升流出液加10g同样的树脂，以利于保存。
6.1.2 蒸馏法：在1000mL的蒸馏水中，加0.1mL硫酸（ρ=1.84g/mL），在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前50mL馏出液，然后将约800mL馏出液收集在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶内。每升馏出液加10g强酸性阳离子交换树脂（氢型）。
6.2 盐酸，ρ（HCl）=1.18g/mL。
6.3 硫酸，ρ（H2SO4）=1.84g/mL。
6.4 无水乙醇
6.5 轻质氧化镁（MgO）：不含碳酸盐，在500 ℃下加热氧化镁，以除去碳酸盐。
6.6 氢氧化钠（NaOH）
6.7 可溶性淀粉
6.8 碘化钾（KI）
6.9 碘化汞（HgI）
6.10 氢氧化钾（KOH）
6.11 二氯化汞（HgCl2）
6.12 纳氏试剂
Ø 碘化汞–碘化钾–氢氧化钠（HgI2-KI-NaOH）溶液：
称取16.0g氢氧化钠（6.6），溶于用烧杯盛放的50mL水中，冷至室温。称取7.0g碘化钾（6.8）和10.0g碘化汞（6.9），溶于水中。然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述50mL氢氧化钠溶液中，用水稀释至100mL。贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放暗处，有效期一年。
Ø 二氧化汞-碘化钾-氢氧化钾（HgCl2-KI-KOH）溶液：
称取15.0g氢氧化钾（6.10），溶于50mL水中，冷至室温。称取5.0g碘化钾（6.8），溶于10mL水中，在搅拌下，将2.50g二氯化汞（6.11）粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈深黄色或出现淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混和，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。
在搅拌下，将冷却的氢氧化钾溶液缓慢加入上述二氯化汞和碘化钾混合液中，并稀释至100mL，于暗处静置24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存于暗处，可稳定一个月。
6.13 酒石酸钾钠（KNaC4H6O6·4H2O）
6.14 酒石酸钾钠溶液，ρ=500g/L。称取50.0g酒石酸钾钠（6.13）溶于100mL水中，加热煮沸以驱除氨，充分冷却后稀释至100mL。
6.15 硫代硫酸钠（Na2S2O3）
6.16 硫代硫酸钠溶液，ρ=3.5g/L。称取3.5g硫代硫酸钠（6.15）溶于水中，稀释至1000mL。
6.17 硫酸锌（ZnSO4·7H2O）
6.18 硫酸锌溶液，ρ=100g/L，称取10.0g硫酸锌（6.17）溶于水中，稀释至100mL。
6.19 氢氧化钠溶液，ρ=250g/L。称取25g氢氧化钠（6.6）溶于水中，稀释至100mL。
6.20 氢氧化钠溶液，c（NaOH）=1mol/L。称取4g氢氧化钠（6.6）溶于水中，稀释至100mL。
6.21 盐酸溶液，c（HCl）=1mol/L。用吸量管吸取8.5mL盐酸（6.2）于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。
6.22 硼酸（H3BO3）
6.23 硼酸溶液，ρ=20g/L。称取20g硼酸（6.22）溶于水中，稀释至1L。
6.24 溴百里酚蓝指示剂（bromthymol blue），ρ=0.5g/L。称取0.05g溴百里酚蓝溶于50mL水中，加入10mL无水乙醇（6.4），用水稀释至100mL。
6.25 碳酸钠（Na2CO3）
6.26 淀粉–碘化钾试纸
称取1.5g可溶性淀粉（6.7）于烧杯中，用少量水调成糊状，加入200mL沸水，搅拌混匀放冷。加0.50g碘化钾（6.8）和0.50g碳酸钠（6.25），用水稀释至250mL。将滤纸条浸渍后，取出晾干，于棕色瓶中密封保存。
6.27 氯化铵（NH4Cl，优级纯）
6.28 氨氮标准贮备液，ρN =1000μg/mL。
称取3.8190g氯化铵（6.27）（用前于100℃～105℃干燥2h），溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。此溶液在2℃~5℃下可稳定保存1个月。
6.29 氨氮标准工作溶液，ρN=10μg/mL。
用移液管吸取5.00mL氨氮标准贮备液（6.26）于500mL容量瓶中，稀释至标线。临用前配制。
氨氮标准溶液及标准样品：也可购买由中国计量科学研究院配制并检定合格的瓶装氨氮标准物质时，可直接使用，其浓度已知，不需再标定。参照说明书使用即可。
注：氨氮标准溶液及标准样品应置于2~5℃冰箱内避光保存，在其有效期内均可使用，使用前置于暗处升温至常温（20℃左右）。
7. 仪器
7.1 实验室常用仪器（容器、量具、移液管、烘箱、干燥器、分析天平等）。
7.2 紫外可见分光光度计：具20mm比色皿。
7.3 氨氮蒸馏装置：由500mL凯式烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管组成，冷凝管末端可连接一段适当长度的滴管，使出口尖端浸入吸收液液面下。亦可使用500mL蒸馏烧瓶。
7.4 中速定量滤纸和定性滤纸
7.5 漏斗（250mL）
8. 测定步骤
8.1 样品保存及测定前的处理
8.1.1 水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内，要尽快分析。如需保存，应加硫酸使水样酸化至 pH<2，2℃～5℃下可保存7天。
8.1.2 样品的预处理
8.1.2.1 除余氯
若样品中存在余氯，可加入适量的硫代硫酸钠溶液（6.16）去除。每加0.5mL可去除0.25mg余氯。用淀粉–碘化钾试纸（6.26）检验余氯是否除尽。
8.1.2.2 絮凝沉淀
100mL样品中加入1mL硫酸锌溶液（6.18）和0.1mL~0.2mL氢氧化钠溶液（6.19），调节pH约为10.5，混匀，放置使之沉淀，倾取上清液分析。必要时，用经水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20mL。也可对絮凝后样品离心处理。
8.1.3 水样的预蒸馏
将50mL硼酸溶液（6.23）移入接收瓶内，确保冷凝管出口在硼酸溶液液面之下。用量筒分取250mL水样（如氨氮含量高，可适当少取，加水至250mL）移入烧瓶中，加几滴溴百里酚蓝指示剂（6.24），必要时，用氢氧化钠溶液（6.20）或盐酸溶液（6.21）调整pH至6.0（指示剂呈黄色）～7.4（指示剂呈蓝色）之间，加入0.25g轻质氧化镁（6.5）及数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管。加热蒸馏，使馏出液速率约为10mL/min，待馏出液达200mL时，停止蒸馏，加水定容至250mL。
8.2 校准曲线：在8个50mL比色管中，按下表1标准系列配制标准溶液。
表1 氨氮标准溶液系列
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
氨氮标准工作溶液（mL）
0.00
0.50
1.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
氨氮含量（μg）
0.0
5.0
10.0
20.0
40.0
12.0
16.0
100.0
加水定容至标线，加入1.0mL酒石酸钾钠溶液（6.14），摇匀，再加入纳氏试剂1.5mL（HgCl2-KI-KOH）或1.0mL（HgI2-KI-NaOH），摇匀。放置10min后，在波长420nm处，用20mm比色皿，以水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标。以其对应的氨氮含量（μg）为横坐标，绘制校准曲线（曲线的线性要求在0.999以上）。
注：根据待测样品的浓度也可以选用10mm比色皿。
8.3 样品测定
8.3.1 清洁水样：直接取50mL，按与校准曲线相同的步骤（8.2）测量吸光度。
8.3.2 有悬浮物或色度干扰的水样：取经预处理的水样50mL（若水样中氨氮浓度超过2mg/L，可适当少取水样体积），按与校准曲线相同的步骤（8.2）测量吸光度。
注：经蒸馏或在酸性条件下煮沸方法预处理的水样，须加一定量氢氧化钠溶液（6.19），调节水样至中性，用水稀释至50mL标线，再按与校准曲线相同的步骤（8.2）测量吸光度。
8.4 空白试验：用水代替水样，按与样品相同的步骤进行前处理和测定。
9. 结果计算
9.1 水样中氨氮的浓度（ρN）按下式计算：

式中： ——水样中氨氮的质量浓度，mg/L，以氮计；
As ——水样的吸光度；
Ab ——空白试验的吸光度；
a ——校准曲线的截距；
b ——校准曲线的斜率；
V ——试料体积，mL。
10. 注意事项
10.1 试剂空白的吸光度应不超过0.030（10mm比色皿）
10.2 纳氏试剂的配制：为了保证纳氏试剂有良好的显色能力，配制时务必控制二氯化汞的加入量，至微量碘化汞红色沉淀不在溶解时为止。配制100mL纳氏试剂所需二氯化汞与碘化钾用量之比为2.3:5。在配制时为了加快反映速度、节省配制时间，可低温加热进行，防止碘化汞红色沉淀提前出现。
10.3 酒石酸钾钠的配制：分析纯酒石酸钾钠铵盐含量较高时，仅加热煮沸或加入纳氏试剂沉淀不能完全除去氨。此时采用加入少量氢氧化钠溶液，煮沸蒸发掉溶液体积的20%~30%，冷却后用无氨水稀释至原体积。
10.4 絮凝沉淀：滤纸中含有一定量的可溶性铵盐，定量滤纸中含量高于定性滤纸，建议采用定性滤纸过滤，过滤前用无氨水少量多次淋洗（一般为100mL）。这样可减少或避免滤纸引入的测量误差。
10.5 水样的预蒸馏：蒸馏过程中，某些有机物很可能与氨同时馏出，对测定有干扰，其中有些物质（如甲醛）可以在酸性条件（pH＜1）下煮沸除去。在蒸馏刚开始时，氨气蒸出速度较快，加热不能过快，否则造成水样暴沸，馏出液温度升高，氨吸收不完全。馏出液速率应保持在10mL/min左右。
10.6 蒸馏器的清洗：向蒸馏烧瓶中加入350mL水，加数粒玻璃珠，装好仪器，蒸馏到至少收集了100mL水，将馏出液及瓶内残留液弃去。
10.7 比色皿放入比色槽必须用比色皿清洁布或软纸擦净比色皿表面。
10.8 比色皿放入比色槽前必须使比色皿内壁上的气泡排出，然后进行测量，否则影响测量结果（用手指轻弹比色皿外壁即可排出气泡）。
10.9 比色皿放入比色槽时必须定位并且盖紧盖子，以防止杂散光进入。
11. 记录表格
11.1 水和废水采样记录
11.2 校准曲线绘制测试记录
11.3 分光光度法测试记录

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