连续流动注射分析仪测定氨氮及传统方法比较性研究报告报告

1、-. z.连续流动注射分析仪测定氨氮与传统方法的比较性研究摘要流动注射分析(Flow Injection Analysis)是一种新型的连续流动分析技术。这种技术是将一定体积的样品溶液注射到一个流动着的，非空气间隔的试剂溶液(或水)加载流程中，样品溶液被注射到反应线圈中，形成一个区域，混合到载流中试剂中去，并与之反应，然后进入流通检测器中开始测定分析和记录。本文通过实验探讨了连续流动分析法测定水中的氨氮与纳氏试剂比色法测定水中氨氮的比较。实验结果表明：该方法线性关系好，分析速度快，检出限低，有较高的精密度和准确度，污染少等优点，比较适合现代城市的发展要求。【关键词】流动注射法；氨氮；纳氏试剂比

2、色法Continuous flow injection analyzer determination of ammonia nitrogen and the traditional method study paringAbstractFlow Injection Analysis is a new type of continuous Flow Analysis technique. This technique is to put a certain volume of sample solution into a flow, not the reagent solution (or wa

3、ter) of air interval load flow, the sample solution was injected into the reaction coil, form an area, and mi*ed with current-carrying of reagent, reaction, and then into the flow detector measurement analysis and records. Through the e*periment, the paper discusses the continuous flow analytical me

4、thod to determine the ammonia nitrogen in the water and nesslers reagent colorimetric method was developed for the determination of ammonia nitrogen in water. The e*perimental results show that this method is good linear relationship, fast analysis speed, low detection limit, higher precision and ac

5、curacy, less pollution, more suitable for the development of modern cities.【 key words 】flow injection; Ammonia nitrogen; Nesslers reagent colorimetric method TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3900668091绪论 PAGEREF _Toc390066809 h 4HYPERLINK l _Toc3900668101.1水体中氨氮污染现状概况 PAGEREF _Toc390066810 h 4HYPERL

6、INK l _Toc390066811氨氮的来源 PAGEREF _Toc390066811 h 4HYPERLINK l _Toc390066812水体中氨氮污染的现状 PAGEREF _Toc390066812 h 4HYPERLINK l _Toc390066813氨氮的危害 PAGEREF _Toc390066813 h 4HYPERLINK l _Toc3900668141.2水中氨氮测定方法 PAGEREF _Toc390066814 h 5HYPERLINK l _Toc390066815传统测定方法 PAGEREF _Toc390066815 h 5HYPERLINK l _T

7、oc390066816流动注射法 PAGEREF _Toc390066816 h 6HYPERLINK l _Toc3900668171.3两种测定氨氮方法比较的意义 PAGEREF _Toc390066817 h 7HYPERLINK l _Toc3900668182传统国标法测水中的氨氮 PAGEREF _Toc390066818 h 8HYPERLINK l _Toc3900668192.1方法原理 PAGEREF _Toc390066819 h 8HYPERLINK l _Toc3900668202.2实验准备 PAGEREF _Toc390066820 h 8HYPERLINK l

8、_Toc390066821实验仪器 PAGEREF _Toc390066821 h 8HYPERLINK l _Toc390066822实验试剂 PAGEREF _Toc390066822 h 8HYPERLINK l _Toc3900668232.3实验步骤 PAGEREF _Toc390066823 h 9HYPERLINK l _Toc390066824校准曲线的绘制 PAGEREF _Toc390066824 h 9HYPERLINK l _Toc390066825水样的测定 PAGEREF _Toc390066825 h 10HYPERLINK l _Toc390066826精密度及

9、准确度实验 PAGEREF _Toc390066826 h 14HYPERLINK l _Toc3900668272.4纳氏试剂比色法实验小结 PAGEREF _Toc390066827 h 15HYPERLINK l _Toc3900668283流动注射法测定水中氨氮 PAGEREF _Toc390066828 h 16HYPERLINK l _Toc3900668293.1方法原理 PAGEREF _Toc390066829 h 16HYPERLINK l _Toc3900668303.2实验准备 PAGEREF _Toc390066830 h 16HYPERLINK l _Toc3900

10、66831实验仪器 PAGEREF _Toc390066831 h 16HYPERLINK l _Toc390066832实验试剂 PAGEREF _Toc390066832 h 20HYPERLINK l _Toc390066833实验步骤 PAGEREF _Toc390066833 h 20HYPERLINK l _Toc390066834流动注射法仪器参数 PAGEREF _Toc390066834 h 21HYPERLINK l _Toc3900668353.3数据分析 PAGEREF _Toc390066835 h 22HYPERLINK l _Toc390066836校准曲线的绘制

11、 PAGEREF _Toc390066836 h 22HYPERLINK l _Toc390066837水样的测定 PAGEREF _Toc390066837 h 23HYPERLINK l _Toc390066838精密度及准确度 PAGEREF _Toc390066838 h 25HYPERLINK l _Toc3900668393.4流动注射法实验小结 PAGEREF _Toc390066839 h 26HYPERLINK l _Toc3900668404流动注射法与纳氏试剂比色法比较 PAGEREF _Toc390066840 h 28HYPERLINK l _Toc390066841

12、4.1两种方法测定水样中氨氮的比较 PAGEREF _Toc390066841 h 28HYPERLINK l _Toc390066842检验 PAGEREF _Toc390066842 h 28HYPERLINK l _Toc390066843检验 PAGEREF _Toc390066843 h 28HYPERLINK l _Toc390066844实际样品分析实验 PAGEREF _Toc390066844 h 29HYPERLINK l _Toc3900668455结论 PAGEREF _Toc390066845 h 32HYPERLINK l _Toc390066846致 PAGERE

13、F _Toc390066846 h 34HYPERLINK l _Toc390066847参考文献 PAGEREF _Toc390066847 h 35HYPERLINK l _Toc390066848附录A译文 PAGEREF _Toc390066848 h 36HYPERLINK l _Toc390066849研究用微波加活性炭去除废水中的氨氮 PAGEREF _Toc390066849 h 36HYPERLINK l _Toc390066850附录B外文原文 PAGEREF _Toc390066850 h 451绪论1.1水体中氨氮污染现状概况氨氮的来源氨氮( NH3-N) 游离氨( N

14、H3 ) 或铵( NH+4 ) 形式存在于水中，它们的构成比率取决于水的pH 值和水的温度。当pH 值偏高时，游离氨的比例更高，如果当pH值偏低时，铵盐的比例更高。当水温偏高时，铵盐的比例更高，如果水温偏低时，则游离氨的比例更高。在水中氨氮的来源主要是氮污水中的有机物被微生物分解的产物,一些工业污水、生活污水和农田排水。污水的平均含氮量可以达到每人每年 2.5 - 4.5公斤。暴雨径流、农业化肥的流失以及氨和亚硝酸盐之间的相互转化也是一个氮的重要来源。氨氮也从钢铁、石化、炼焦、合成氨、发电、水泥和其他化学工业废水排放到环境中,比如含氨气体,灰尘和烟雾。与人民生活水平的不断提高,私家车越来越多,

15、大量的私人汽车和货车等各种类型的汽车也对环境空气排放包含一定数量氨的汽车尾气。这些气体的氨溶于水变成氮氨。水体中氨氮污染的现状氨是一种重要的生物的组成元素，在自然环境中是一个周期的工程。各类水体中也是含有氨氮的，水体中氨氮达到较高浓度的原因有以下几点：1、城市人口集中；2、城市污水处理能力相对劣势；3、农业生产中化学肥料的大量使用。根据统计，中国七大河流系统在珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染很严重。从这不难看出，水质的污染是有多严重，而氨氮是主要的污染物之一。在中国自2001年以来，氨氮排放总量逐年增加的趋势，所以在水中氨氮的处理已成为水污染控制的一个重要研究领域

16、。氨氮的危害（1）对人类健康的影响在自然环境中氨氮硝化过程,即生物分解有机物转换、氨化作用转化复杂有机氨氮、速度快;硝化是亚硝化细菌的作用下,在好氧条件下硝酸盐、氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐。脱氮是外部有机碳源的条件下,反硝化细菌的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气。在水中氨氮硝化作用的产物是饮用水中硝酸盐和亚硝酸盐有很大伤害。饮用水中高浓度的硝酸盐和亚硝酸盐可能导致两个对人体健康危害,长期饮用对身体非常不利，引起高铁血红蛋白并生成致癌的亚硝胺。硝酸盐在胃肠道细菌的作用下还原为亚硝酸盐，但减少亚硝酸盐和亚硝酸盐可以结合血红蛋白形成高铁血红蛋白,导致缺氧。（2）对生态环境的影响氨氮的有害对水生生物的影响主

17、要是游离氨，其毒性是铵盐的数十倍,随着碱性的增强而递增。氨氮的毒性与水的pH值和温度有密切的关系,一般情况下,pH值和水温越高，毒性更强，对鱼的危害性类似于亚硝酸盐。鱼在水中氨氮的敏感性分为急性和慢性。缓慢氨中毒危害:喂养低,增长缓慢,组织损伤,减少组织中的氧传递;鱼虾是要与水进行离子交换的(钠、钙等)、高氨氮可以提高鳃的渗透率的,损害鳃的离子交换功能,使水生生物在应力状态很长一段时间,对疾病的易感性增加,较低的增长率，低生育率，降低怀卵数量，降低卵的生存,延迟产卵。急性氨中毒危害:使水生生物亢奋,在水中失去平衡、抽搐,严重的甚至死亡。1.2水中氨氮测定方法传统测定方法常见的传统方法测定氨氮有

18、纳氏试剂比色法、水酸盐分光光度法、气相分子吸收法、酚盐分光光度法和电极法等。本实验中测定氨氮的传统方法是纳氏试剂比色法。（1）纳氏试剂比色法原理：碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长具强烈吸收，通常测量用波长在410425nm围。脂肪胺、芳香胺和醛、丙酮、酒精和有机氯胺等有机化合物,以及铁、锰、镁、硫和其他无机离子,由于干扰引起的不同颜色和浊度,水的颜色和浊度也会影响颜色。因此,必须通过过滤或蒸馏预处理的絮凝沉淀,减少挥发性物质的干扰,在酸性条件下也可以加热到删除。对金属离子的干扰,可以加入适量的掩蔽剂。无论是采取直接比色法还是絮凝沉淀预处理水样中，存在的

19、浊度往往会对纳氏试剂比色的测定结果产生影响。3本实验的测的水样基本无颜色，无浑浊（SS较少），所以没有进行絮凝预处理。（2）气相分子吸收法原理：水样中加入次溴酸钠氧化剂，将氨及铵盐氧化成亚硝酸盐。然后按亚硝酸盐氮的气相分子吸收光谱法测定水样中氨氮的含量。由于本法是将氨和铵盐氧化成亚硝酸盐进行测定的，故水样中所含亚硝酸盐，应事先测定出结果进行扣除。另外次溴酸钠氧化能力极强，水中有机胺也将全部或部分被氧化成亚硝酸盐，故水样含有机胺时，应根据需要进行蒸馏予以分离。（3）水酸盐分光光度法原理：在亚硝基铁氰化钠存在下，铵与水酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色化合物，在波长697nm具最大吸收。氯铵在此条件下均

20、被定量地测定。钙、镁等阳离子的干扰，可加酒石酸钾钠掩蔽。流动注射法流动注射分析(Flow Injection Analysis)是一种新型的连续流动分析技术。流动注射法是为了减少化学分析在实验中的处理时间的在70年代中期出现的溶液处理技术的新观念。随着流动技术法的发展，其定义也在日益完善化。这种技术是把一定体积的试样溶液注入到一个流动着的，非空气间隔的试剂溶液(或水)载流中，被注入的试样溶液流入反应盘管，形成一个区域，并与载流中的试剂混合、反应，再进入到流通检测器进行测定分析及记录。由于试样溶液在严格控制的条件下在试剂载流中分散，因而，只要试样溶液注射方法，在管道中存留时间、温度和分散过程等条

21、件相同，不要求反应达到平衡状态就可以按照比较法，由标准溶液所绘制的工作曲线测定试样溶液中被测物质的浓度。流动注射分析实际上是一种管道化的连续流动分析法。它主要包括试样溶液注入载流、试样溶液与载流的混合和反应(试样的分散和反应)、试样溶液随载流恒速地流进检测器被检测三个过程。基本的流动注射分析系统主要包括：（1）液体驱动系统：将试剂、样品等溶液输送到分析系统中。（2）注样阀：采集一定体积的试样（或试剂）溶液，并以高度重现的方式将其注入到连续流动的载流中。（3）反应及连接管道：按管道在流动注射分析中的作用分为采样环、反应管、连接管道等。（4）流通式检测器：流动注射分析系统中可以采用多种一起分析检测

22、手段形成高效率的分析系统，其中常用的有光度法、原子光谱法、学法、荧光法、化学发光法等。流动注射分析技术的特点是：适应性广泛、灵敏度高、检测限低，装置小型、简单、操作可靠，自动化程度高、分析速度快、分析效率高，每小时可分析几百个甚至上千个式样；试样和试剂消耗量少等。目前，流动注射分析技术已经在环境分析、工业、医药、食品等领域得到广泛的应用。而环境分析主要包括对环境水质的监测、对大气的监测和对土壤的监测，特别是环境水质分析。流动注射法测氨氮的描述：依据DIN和ISO标准方法（1，2），样品与水酸钠和二氯异氰尿酸钠（DCI）反应生成蓝色化合物在660nm波长下检测。硝普钠作为催化剂。另一种可选择的试

23、剂是酚盐。MT7的透析器适用于高浓度围，可以消除有色物质和悬浮颗粒的干扰。本实验中是用的水酸钠试剂。1.3两种测定氨氮方法比较的意义在水中氨氮是指游离氨（或非离子氨，NH3）和氨氮离子（NH4+）形式的氨。氨氮含量较高时，对鱼类是有毒害作用，对人体也有不同程度的伤害。此外，在无氧环境中，亚硝酸盐的存在可以影响微生物在水中行动，还原为氨。在有氧的环境下，载水中氨也可以转变为亚硝酸盐，甚至继续转变为硝酸盐。氨氮含量的多少是判断水体污染程度的一个重要标志。氨氮是一种我国水体环境监测的重要指标，是各类污水处理厂排放口尾水的必测项目。氨氮在水样采集后应尽快分析，必要时可加硫酸将水样酸化至pH 微波辐射时

24、间微波辐射功率活性碳的使用。在活性炭存在,pH = 11,微波辐射功率850 W,微波炉辐射时间是4分钟的最优化的条件下。氨氮的去除率可以达到92.5%。表2 正交实验结果试验号因素去除率/%微波时间pH活性炭投加量微波功率1111167.802122273.403133387.924212370.855223175.136231283.737313278.408321390.599332190.80K176373723508070777910K276570797077835078510K386597874838048383120极差R1022415133235752103 总结首先,微波加上

25、活性炭可以有效的去除氨氮,并且污水在微波的作用下温度迅速上升;活性炭添加到废水中产生一些热点,这加快了从NH4转换为NH3;曝气在一定程度上也可以氨氮的去除率。其次,利用微波辐射加活性炭在高pH值、高强度的微波和较长的反应时间下可以提高氨氮的去除率氮,而活性炭的使用对反应的影响不大。第三,这是证明了微波辐射加上活性碳是一种有效的去除废水中氨氮的方法。与此同时实验结果表明在最优条件下，即活性炭是0.5克,pH = 11,微波辐射强度是850 W,微波作用时间是4分钟的情况下,氨氮的去除率可以达到92.5%。参考文献HUANG J, CHEN JZ. Research advance of the

26、 treatment technology of ammonia-nitrogen wastewater J . Technigues and Equipment For Environmental Pollution Control, 2002, 3( 2) : 65 68. ( in Chinese) 2 SHEN YL, WANG BZ. New biological treatment technology of wastewater: theory and applicationM Beijing: Chinese Environmental Science Press, 2000:

27、 28. ( in Chinese) 3 LI GC, YANG T, CHEN J, et al. Study on the treatment of high strength ammonia wastewater by using inner circulation impingingstream bio-film reactorJ. Meteorological and Environmental Research, 2010, 1(12) : 104 1064HUANG HM, *IAO *M, YANB. Treatment of low concentration of ammo

28、nia nitrogen wastewater by breakpoint chlorinationJ Tech nology of Water Treatment, 34(2008, 8): 63 65. ( in Chinese) 5 ZHAO N*, SUN DZ. Removal of ammonia from drinking water by zeoliteJ . Journal of Harbin Institute of Technology, 2001, 33(3) : 385388. ( in Chinese) .6ZHAO QL, *Z. Removal of ammon

29、ia nitrogen from landfill leachate by chemical precipitationJ. Chinese Journal of Environmental Science，1999，20(5) : 90 92. ( in Chinese) 7DENG B. Treatment of coking residual ammonia by means of fluegasJ. Environmental Engineering, 2000, 18( 3) : 17. ( in Chinese) 8SUN P, *IAO B, YANG JK, al. Appli

30、cation of microwave technol-etogy in environmental protectionJ. Environmental Protection of. Chemical Industry, 2002, 22( 2) : 71 75. ( in Chinese) 9WANG JC, *UE DM, QUAN B, al. Research on treating reactiveetbrilliant blue KN- solation by microwave radiationJ. Acta Scienti-R ae Circumstantiae, 2001, 21( 5) : 628 630. ( in Chinese) 10CHA CY, KONG YG. Enhancement of NO* adsorption cap