一、实验目的
(1)掌握水中氮的存在形态及其转化;
(2)掌握亚硝酸盐氮测定方法及注意事项。
二、实验原理
亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物,不稳定。在不同水环境条件下,可氧化成硝酸盐氮,也可被还原成氨。
亚硝酸盐氮在水中可受微生物作用,很不稳定,采集后应立即分析或冷藏抑制生物影响。
在磷酸介质中,pH为1.8±0.3时,亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺(简称磺胺)反应,生成重氮盐,再与N-(1-萘基)-乙二胺偶联生成红色染料,在波长540nm处有最大吸收。
水样呈碱性(pH≥11)时,可加酚酞指示剂,滴加磷酸溶液至红色消失。水样有颜色或悬浮物时,加氢氧化铝悬浮液并过滤。
本法适用于饮用水、地面水、生活污水、工业废水中亚硝酸盐的测定,最低检出浓度为0.003mg/L,测定上限为0.20mg/L。
三、实验仪器
(1)分光光度计。
(2)G-3玻璃砂心漏斗。
四、实验试剂
(1)显色剂:于500mL烧杯中加入250mL水和50mL磷酸,加入20.0g对氨基苯磺酰胺,再将1.00g 2-(1-萘基)-乙二胺二盐酸盐溶于上述溶液中,转移至500mL容量瓶中,用水稀释至标线。
(2)磷酸(ρ=1.70g/mL)。
(3)高锰酸钾标准溶液(1/5KMnO4,0.050mol/L):溶解1.6g高锰酸钾于1 200mL水中,煮沸0.5~1h,使体积减少到1 000mL左右放置过夜,用G-3玻璃砂心漏斗过滤后,贮于棕色试剂瓶中避光保存,待标定。
(4)草酸钠标准溶液(1/2Na2C2O4,0.050 0mol/L):溶解经105℃烘干2h的优级纯无水草酸钠3.350g于750mL水中,移入1 000mL容量瓶中,稀释至标线。
(5)亚硝酸盐氮标准贮备液:称取1.232g亚硝酸钠溶于150mL水中,移至1 000mL容量瓶中,稀释到标线。每毫升约含0.25mg亚硝酸盐氮。该溶液加入1mL三氯甲烷,保存一个月。
标定:在300mL具塞锥形瓶中,移入50.00mL 0.050mol/L高锰酸钾溶液,5mL浓硫酸,插入高锰酸钾液面下加入50.00mL亚硝酸钠标准贮备液,轻轻摇匀,在水浴上加热至70~80℃,按每次10.00mL的量加入足够的草酸钠标准溶液,使红色褪去并过量,记录草酸钠标液的用量(V2)。然后用高锰酸钾标液滴定过量的草酸钠至溶液呈微红色,记录高锰酸钾标液的总用量(V1)。
用50mL水代替亚硝酸盐氮标准贮备液,如上操作,用草酸钠标液标定高锰酸钾的浓度(C1,mol/L):
亚硝酸盐氮的浓度(C,mg/L)
式中:C1——经标定的高锰酸钾溶液的浓度,mol/L;
V1——滴定亚硝酸盐氮贮备液时,加入的高锰酸钾溶液的总量,mL;
V2——滴定亚硝酸盐氮贮备液时,加入的草酸钠溶液的量,mL;
V3——滴定水时,加入的高锰酸钾标液的总量,mL;
V4——滴定水时,加入的草酸钠标液的总量,mL;(www.xing528.com)
7.00——亚硝酸盐氮(1/2N)的摩尔质量,g/mol;
50.00——亚硝酸盐标准贮备液用量,mL;
0.050 0——草酸钠标准溶液的浓度,1/2Na2C2O4,mol/L。
(6)亚硝酸盐氮标准中间液:分别取适量亚硝酸盐标准贮备液(含12.5mg亚硝酸盐氮),置于250mL棕色容量瓶中,稀释至标线,可保存一周。此溶液每毫升含50微克亚硝酸盐氮。
(7)亚硝酸盐氮标准使用液:取10.00mL中间液,置于500mL容量瓶中,稀释至标线。每毫升含1.00微克亚硝酸盐氮。
(8)氢氧化铝悬浮液:溶解125g硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O)于1 000mL水中,加热至60℃,在不断搅拌下,徐徐加入55mL氨水,放置约1h后,移入1 000mL的量筒中,用水反复洗涤沉淀数次,澄清后,把上清液全部倾出,只留稠的悬浮物,最后加入300mL水,使用前振荡混匀。
五、测定步骤
1.校准曲线的绘制
在一组6支50mL的比色管中,分别加入0、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL和10.0mL亚硝酸盐标准使用液,用水稀释至标线,加入1.0mL显色剂,密塞混匀。静置20min后,在2h内,于波长540nm处,用光程长10mm的比色皿,以水为参比,测量吸光度。
测定的吸光度减去空白吸光度后获得校正吸光度,根据回归方程(y=bx+a)绘制校准曲线。
2.水样的测定
当水样pH≥11时,加入1滴酚酞指示剂,边搅拌边逐滴加入(1+9)磷酸溶液,至红色消失。
水样如有颜色或悬浮物,可向每100mL水中加入2mL氢氧化铝悬浮液,搅拌,静置,过滤弃去25mL初滤液。
取适量水样按校准曲线绘制的相同步骤测量吸光度。
六、实验数据处理
计算亚硝酸盐氮的含量:
式中:A——水样的吸光度;
A0——空白吸光度;
a——截距;
b——斜率;
d——稀释倍数;
V——取样体积,mL。
七、注意事项
(1)显色剂有毒,避免与皮肤接触或吸入体内。
(2)测得的水样的吸光度值,不得大于校准曲线的最大吸光度值,否则水样要预先进行稀释。
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