氨氮的测定方法,通常有纳氏比色法、苯酚—次氯酸盐(或水杨酸—次氯酸盐)比色法和电极法等。
纳氏试剂比色法具有操作简便、灵敏等特点,但钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮类,以及水中色度和混浊等干扰测定,需要相应的预处理。苯酚—次氯酸盐比色法具有灵敏、稳定等优点,干扰情况和消除方法同纳氏试剂比色法。电极法通常不需要对水样进行预处理,具有测量范围宽等优点。氨氮含量较高时,可采用蒸馏—酸滴定法。
(一)实验目的和要求
(1)掌握氨氮测定最常用的方法——纳氏试剂比色法。
(2)复习含氮化合物测定的有关内容,如测定含氮化合物的方法有哪些?各适用于什么样的污水或废水?
(二)实验原理
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,其色度与氨氮含量成正比,通常可在波长410~425nm范围内测其吸光度,计算其含量。
本法最低检出浓度为0.025mg/L(光度法),测定上限为2mg/L。采用目视比色法,最多检出浓度为0.02mg/L。水样做适当的预处理后,本法可适用于地面水、地下水、工业废水和生活污水。
(三)实验仪器与试剂
1.仪器
(1)带氮球的定氮蒸馏装置 500mL凯氏烧瓶、氮球、直形冷凝管和导管。
(2)分光光度计。
(3)pH计。
2.试剂
除另有说明外,所用试剂均为分析纯试剂;配制试剂用水均应为无氨水。
(1)无氨水 可选用下列方法之一进行制备。
①蒸馏法:每升蒸馏水中加0.1mL硫酸,在全玻璃蒸馏器中重蒸馏,弃去50mL初馏液,接取其余馏出液于具塞磨口的玻璃瓶中,密塞保存。
②离子交换法:使蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂柱。
(2)盐酸溶液1mol/L。
(3)氢氧化钠溶液1mol/L。
(4)轻质氧化镁(MgO)将氧化镁在500℃下加热,以除去碳酸盐。
(5)溴百里酚蓝指示液(pH6.0~7.6)0.5g/L。
(6)防沫剂 如石蜡碎片。
(7)吸收液
①硼酸溶液:称取20g硼酸溶于水,稀释至1L。
②0.01mol/L硫酸溶液。
(8)纳氏试剂 可选择下列方法之一制备。
①称取20g碘化钾溶于约25mL水中,边搅拌边分次少量加入二氯化汞(HgCl2)结晶粉末(约10g),至出现朱红色沉淀不易溶解时,改为滴加饱和二氯化汞溶液,并充分搅拌,当出现微量朱红色沉淀不再溶解时,停止滴加氯化汞溶液。
另称取60g氢氧化钾溶于水,并稀释至250mL,冷却至室温后,将上述溶液徐徐注入氢氧化钾溶液中,用水稀释至400mL,混匀。静置过夜,将上清液移入聚乙烯瓶中,密塞保存。(www.xing528.com)
②称取16g氢氧化钠,溶于50mL水中,充分冷却至室温。
另称取7g碘化钾和碘化汞(HgI2)溶于水,然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中。用水稀释至100mL,贮于聚乙烯瓶中,密塞保存。
(9)酒石酸钾钠溶液 称取50g酒石酸钾钠(KNaC4H4O6·4H2O)溶于100mL水中,加热煮沸以除去氨,放冷,定容至100mL。
(10)氨氮标准贮备溶液 称取3.819g经100℃干燥过的氯化铵(NH4Cl)溶于水中,移入1000mL容量瓶中,稀释至标线,此溶液每毫升含1.00mg氨氮。
(11)氨氮标准使用溶液 移取5.00mL氨氮标准贮备液于500mL容量瓶中,用水稀释至标线,此溶液每毫升含0.010mg氨氮。
(四)测定步骤
1.水样预处理
取250mL水样(如氨氮含量较高,可取适量并加水至250mL,使氨氮含量不超过2.5mg),移入凯氏烧瓶中,加数滴溴百里酚蓝指示液,用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节pH至7左右。加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠,立即连接氮球和冷凝管,导管下端插入吸收液(硼酸吸收液)液面下。加热蒸馏,至馏出液达200mL时,停止蒸馏,定容至250mL。
采用酸滴定法或纳氏比色法时,以50mL硼酸溶液为吸收液;采用水杨酸—次氯酸盐比色法时,改用50mL0.01mol/L硫酸溶液为吸收液。
2.标准曲线的绘制
吸取0、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.0mL氨氮标准使用溶液于50mL比色管中,加水至标线,加1.0mL酒石酸钾钠溶液,混匀。加1.5mL纳氏试剂,混匀。放置10min后,在波长420nm处,用光程20mm比色皿,以水为参比,测定吸光度。
由测得的吸光度减去零浓度空白管的吸光度后,得到校正吸光度,绘制以氨氮含量(mg)对校正吸光度的标准曲线。
3.水样的测定
(1)分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样(使氨氮含量不超过0.1mg),加入50mL比色管中,稀释至标线,加0.1mL酒石酸钾钠溶液。
(2)分取适量经蒸馏预处理后的馏出液,加入50mL比色管中,加一定量1mol/L氢氧化钠溶液以中和硼酸,稀释至标线。加1.5mL纳氏试剂,混匀。放置10min后,同标准曲线的绘制步骤测定吸光度。
4.空白实验
以无氨水代替水样,做全程序空白测定。
(五)计算
由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后,从标准曲线上查得氨氮含量(mg),按下式计算:
式中 m——由校准曲线查得的氨氮含量,mg
V——水样体积,mL
(六)注意事项
(1)纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例对显色反应的灵敏度有较大影响。静置后生成的沉淀应除去。
(2)滤纸中常含痕量铵盐,使用时注意用无氨水洗涤。所用玻璃器皿应避免被实验室空气中氨的污染。
(七)思考与讨论
(1)当水样有颜色时,最好用何种方法测定其氨氮含量?
(2)影响测定准确度的因素有哪些?
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