硝酸盐氮含量实验测定方法

硝酸盐氮含量实验测定方法一、酚二磺酸分光光度法（一）方法原理在浓硫酸存在的条件下，硝酸盐与酚二磺酸发生反应，生成硝基二磺酸酚。该产物在碱性环境中会发生分子重排，形成黄色化合物。黄色化合物的颜色深浅与硝酸盐氮的含量成正比，通过分光光度计在410nm波长处测定其吸光度，即可与标准曲线进行比对，计算出样品中硝酸盐氮的含量。（二）实验试剂酚二磺酸试剂：称取25g苯酚置于500mL锥形瓶中，加入150mL浓硫酸，充分混合。将锥形瓶置于沸水浴中加热6小时，期间不断搅拌，直至试剂呈现浅棕色。冷却后，储存于棕色试剂瓶中，密封保存。硝酸盐氮标准储备液：准确称取0.7218g经105-110℃干燥2小时的硝酸钾（KNO₃），溶于纯水中，定容至1000mL。此溶液每毫升含100μg硝酸盐氮。硝酸盐氮标准使用液：吸取50.00mL硝酸盐氮标准储备液，用纯水定容至500mL。此溶液每毫升含10μg硝酸盐氮。氨水（ρ=0.90g/mL）。硫酸银溶液（10g/L）：称取1.0g硫酸银（Ag₂SO₄），溶于纯水中，定容至100mL。氢氧化铝悬浮液：称取125g硫酸铝钾（KAl(SO₄)₂·12H₂O）或硫酸铝铵（NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O），溶于1000mL纯水中，加热至60℃，缓慢加入55mL浓氨水，使氢氧化铝沉淀完全。静置沉淀后，弃去上清液，用纯水反复洗涤沉淀，直至洗出液中不含氯离子为止。最后加入300mL纯水，制成悬浮液。使用前需摇匀。高锰酸钾溶液（3.16g/L）：称取0.316g高锰酸钾（KMnO₄），溶于纯水中，定容至100mL。（三）实验仪器分光光度计。50mL具塞比色管。100mL、250mL、500mL容量瓶。水浴锅。锥形瓶、移液管、玻璃棒等玻璃仪器。（四）实验步骤1.样品预处理去除氯离子干扰：若样品中氯离子含量超过10mg/L，可在预处理时加入硫酸银溶液。每毫克氯离子加入0.4mL硫酸银溶液，充分混合后，静置沉淀，过滤去除氯化银沉淀。去除有机物干扰：对于含有有机物的样品，可加入氢氧化铝悬浮液。取适量样品于烧杯中，加入一定量的氢氧化铝悬浮液，搅拌均匀，静置沉淀，过滤去除有机物。亚硝酸盐氮的去除：若样品中存在亚硝酸盐氮，可加入高锰酸钾溶液将其氧化为硝酸盐氮。取适量样品于锥形瓶中，加入1mL高锰酸钾溶液，摇匀后，加热煮沸数分钟，冷却后，用盐酸羟胺溶液还原过量的高锰酸钾。2.标准曲线绘制分别吸取0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL硝酸盐氮标准使用液于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。向各比色管中加入1.0mL酚二磺酸试剂，摇匀。然后加入3mL氨水，摇匀，使溶液呈现黄色。最后用纯水定容至50mL，摇匀。以纯水为参比，在410nm波长处，用10mm比色皿测定各溶液的吸光度。以硝酸盐氮的含量（μg）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定取适量预处理后的样品于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。按照标准曲线绘制的步骤，加入酚二磺酸试剂、氨水，定容后测定其吸光度。根据标准曲线计算出样品中硝酸盐氮的含量。（五）注意事项实验过程中所用的玻璃仪器必须先用盐酸浸泡，再用纯水冲洗干净，以避免硝酸盐的污染。酚二磺酸试剂的配制过程中，加热时间和温度要严格控制，以保证试剂的有效性。加入氨水时，要缓慢加入，避免溶液溅出。同时，要确保氨水的加入量足够，使溶液呈现明显的黄色。若样品中含有较高浓度的有机物或其他干扰物质，应适当增加预处理的步骤或方法，以确保测定结果的准确性。二、镉柱还原分光光度法（一）方法原理在一定的条件下，水样中的硝酸盐氮通过镉柱被还原为亚硝酸盐氮。然后采用重氮-偶合分光光度法测定亚硝酸盐氮的总量，扣除水样中原有的亚硝酸盐氮含量，即可得到硝酸盐氮的含量。（二）实验试剂镉粒：粒径为0.3-0.8mm。盐酸溶液（0.1mol/L）：量取8.3mL浓盐酸，用纯水定容至1000mL。氯化铵-盐酸缓冲溶液（pH=8.5）：称取20g氯化铵（NH₄Cl），溶于1000mL纯水中，加入10mL浓氨水，调节pH至8.5。亚硝酸盐氮标准储备液：准确称取0.4926g经干燥的亚硝酸钠（NaNO₂），溶于纯水中，定容至1000mL。此溶液每毫升含100μg亚硝酸盐氮。亚硝酸盐氮标准使用液：吸取50.00mL亚硝酸盐氮标准储备液，用纯水定容至500mL。此溶液每毫升含10μg亚硝酸盐氮。对氨基苯磺酸溶液（4g/L）：称取0.4g对氨基苯磺酸，溶于100mL盐酸溶液（2mol/L）中，储存于棕色试剂瓶中。N-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐溶液（2g/L）：称取0.2gN-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐，溶于100mL纯水中，储存于棕色试剂瓶中。氢氧化钠溶液（2mol/L）：称取8g氢氧化钠（NaOH），溶于100mL纯水中。（三）实验仪器分光光度计。镉柱还原装置。50mL具塞比色管。100mL、250mL容量瓶。移液管、玻璃棒等玻璃仪器。（四）实验步骤1.镉柱的制备与活化镉柱制备：将镉粒装入镉柱还原装置中，柱高约10-15cm。用盐酸溶液（0.1mol/L）冲洗镉柱，直至流出液中无镉离子为止。然后用氯化铵-盐酸缓冲溶液冲洗镉柱，使柱内溶液的pH值为8.5。镉柱活化：吸取25mL亚硝酸盐氮标准使用液，通过镉柱还原装置，控制流速为3-5mL/min。流出液收集于50mL容量瓶中，用氯化铵-盐酸缓冲溶液定容至50mL。然后将此溶液再次通过镉柱，重复操作3-5次，使镉柱充分活化。2.标准曲线绘制分别吸取0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL亚硝酸盐氮标准使用液于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。向各比色管中加入1.0mL对氨基苯磺酸溶液，摇匀，静置3-5分钟。然后加入1.0mLN-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐溶液，摇匀，静置15分钟。以纯水为参比，在540nm波长处，用10mm比色皿测定各溶液的吸光度。以亚硝酸盐氮的含量（μg）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定亚硝酸盐氮的测定：取适量水样于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。按照标准曲线绘制的步骤，加入对氨基苯磺酸溶液和N-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐溶液，测定其吸光度。根据标准曲线计算出水样中亚硝酸盐氮的含量。硝酸盐氮的测定：取适量水样于镉柱还原装置中，控制流速为3-5mL/min，使水样通过镉柱。流出液收集于50mL容量瓶中，用氯化铵-盐酸缓冲溶液定容至50mL。然后取此溶液按照亚硝酸盐氮测定的步骤，测定其吸光度。根据标准曲线计算出还原后亚硝酸盐氮的总量，减去水样中原有的亚硝酸盐氮含量，即可得到硝酸盐氮的含量。（五）注意事项镉柱在使用前必须进行活化处理，以保证其还原效率。实验过程中要严格控制水样通过镉柱的流速，流速过快会导致还原不完全，流速过慢则会增加实验时间。镉柱使用一段时间后，其还原效率会下降，需要及时进行再生处理。再生时，可用盐酸溶液冲洗镉柱，然后用氯化铵-盐酸缓冲溶液冲洗至中性。对氨基苯磺酸溶液和N-（1-萘基）-乙二胺盐酸盐溶液应储存于棕色试剂瓶中，避免阳光直射，以防止其失效。三、离子色谱法（一）方法原理离子色谱法是利用离子交换原理，对水样中的阴离子进行分离和测定。水样注入离子色谱仪后，在淋洗液的携带下，流经阴离子交换柱。由于不同阴离子与交换柱上的交换基团亲和力不同，从而实现分离。分离后的阴离子通过抑制器，将淋洗液中的背景电导降低，然后进入电导检测器进行检测。根据保留时间定性，峰面积或峰高定量，计算出样品中硝酸盐氮的含量。（二）实验试剂淋洗液储备液：称取一定量的碳酸钠（Na₂CO₃）和碳酸氢钠（NaHCO₃），溶于纯水中，配制成所需浓度的淋洗液储备液。例如，配制碳酸钠浓度为0.0028mol/L、碳酸氢钠浓度为0.0022mol/L的淋洗液储备液。淋洗液使用液：将淋洗液储备液用纯水稀释至所需浓度，经0.45μm微孔滤膜过滤后，超声脱气备用。硝酸盐氮标准储备液：同酚二磺酸分光光度法中的硝酸盐氮标准储备液。硝酸盐氮标准使用液：根据需要，将硝酸盐氮标准储备液用纯水稀释成不同浓度的标准使用液。纯水：电阻率≥18.2MΩ·cm。（三）实验仪器离子色谱仪，配备电导检测器和阴离子交换柱。0.45μm微孔滤膜过滤器。超声波清洗器。100mL、250mL容量瓶。移液管等玻璃仪器。（四）实验步骤1.仪器调试打开离子色谱仪，设置好仪器参数，如淋洗液流速、柱温、电导检测器的量程等。待仪器稳定后，用淋洗液使用液冲洗色谱柱，直至基线平稳。2.标准曲线绘制分别吸取不同浓度的硝酸盐氮标准使用液，注入离子色谱仪中，记录色谱图。以硝酸盐氮的浓度（mg/L）为横坐标，峰面积或峰高为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定取适量水样，经0.45μm微孔滤膜过滤后，注入离子色谱仪中，记录色谱图。根据保留时间定性，峰面积或峰高定量，通过标准曲线计算出样品中硝酸盐氮的含量。（五）注意事项实验所用的纯水必须达到高纯度要求，以避免水中的杂质对测定结果产生干扰。淋洗液的浓度和流速对分离效果有很大影响，需要根据实际情况进行优化。离子交换柱在使用一段时间后，其分离效率会下降，需要进行再生处理。再生时，可用适当的再生溶液冲洗色谱柱。样品在注入离子色谱仪前，必须进行过滤处理，以去除水样中的悬浮物和颗粒物，防止其堵塞色谱柱。四、紫外分光光度法（一）方法原理硝酸盐氮在紫外区220nm波长处有强烈的吸收，而溶解的有机物在220nm和275nm波长处均有吸收。通过测定220nm和275nm波长处的吸光度，利用公式A=A₂₂₀-2A₂₇₅校正有机物的干扰，从而计算出样品中硝酸盐氮的含量。（二）实验试剂硝酸盐氮标准储备液：同酚二磺酸分光光度法中的硝酸盐氮标准储备液。硝酸盐氮标准使用液：同酚二磺酸分光光度法中的硝酸盐氮标准使用液。盐酸溶液（1mol/L）：量取83mL浓盐酸，用纯水定容至1000mL。氢氧化钠溶液（1mol/L）：称取40g氢氧化钠（NaOH），溶于1000mL纯水中。（三）实验仪器紫外分光光度计。100mL、250mL容量瓶。50mL具塞比色管。移液管等玻璃仪器。（四）实验步骤1.标准曲线绘制分别吸取0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL硝酸盐氮标准使用液于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。向各比色管中加入1mL盐酸溶液，摇匀。以纯水为参比，分别在220nm和275nm波长处，用10mm石英比色皿测定各溶液的吸光度。计算出校正吸光度A=A₂₂₀-2A₂₇₅。以硝酸盐氮的含量（μg）为横坐标，校正吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。2.样品测定取适量水样于50mL具塞比色管中，用纯水定容至50mL。加入1mL盐酸溶液，摇匀。按照标准曲线绘制的步骤，分别在220nm和275nm波长处测定其吸光度，计算出校正吸光度。根据标准曲线计算出样品中硝酸盐氮的含量。（五）注意事项实验所用的石英比色皿必须保持清洁，避免污染影响测定结果。若水样中存在较高浓度的有机物，会对测定结果产生较大干扰。此时，可采用预处理方法去除有机物，如采用活性炭吸附或絮凝沉淀等方法。盐酸溶液和氢氧化钠溶液的加入量要准确，以保证溶液的pH值在合适的范围内。紫外分光光度计在使用前必须进行波长校正，以确保测定结果的准确性。五、气相分子吸收光谱法（一）方法原理在酸性条件下，水样中的硝酸盐氮被三氯化钛还原为一氧化氮（NO）。一氧化氮气体由载气带入气相分子吸收光谱仪的吸光管中，在214.4nm波长处测定其吸光度。吸光度与硝酸盐氮的含量成正比，通过与标准曲线比对，计算出样品中硝酸盐氮的含量。（二）实验试剂三氯化钛溶液（150g/L）：市售三氯化钛溶液，若浓度不足，可适当浓缩。使用前需用盐酸溶液（1+1）稀释至所需浓度。盐酸溶液（1+1）：量取50mL浓盐酸，与50mL纯水混合。硝酸盐氮标准储备液：同酚二磺酸分光光度法中的硝酸盐氮标准储备液。硝酸盐氮标准使用液：根据需要，将硝酸盐氮标准储备液用纯水稀释成不同浓度的标准使用液。载气：高纯氮气（纯度≥99.99%）。（三）实验仪器气相分子吸收光谱仪。100mL、250mL容量瓶。反应瓶。移液管等玻璃仪器。（四）实验步骤1.仪器调试打开气相分子吸收光谱仪，设置好仪器参数，如载气流速、灯电流、波长等。待仪器稳定后，用载气吹扫反应系统，直至基线平稳。2.标准曲线绘制分别吸取不同浓度的硝酸盐氮标准使用液于反应瓶中，加入一定量的盐酸溶液和三氯化钛溶液，迅速密封反应瓶。在载气的携带下，将反应生成的一氧化氮气体带入吸光管中，测定其吸光度。以硝酸盐氮的浓度（mg/L）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定取适量水样于反应瓶中，按照标准曲线绘制的步骤，加入盐酸溶液和三氯化钛溶液，密封反应瓶，测定其吸光度。根据标准曲线计算出样品中硝酸盐氮的含量。（五）注意事