一、方法概述
本方法依据HJ 636—2012。在 120~124℃下,碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐,采用紫外分光光度法于波长 220nm 和 275nm 处,分别测定吸光度 A220 和 A275,按公式
A=A220-2A275计算校正吸光度 A,总氮(以 N 计)含量与校正吸光度 A 成正比。
本方法适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中总氮的测定。
二、仪器和试剂
1. 仪器及设备
1.1紫外分光光度计DR5000、10mm石英比色皿。
1.2高压蒸汽灭菌器:最高工作压力不低于 1.1~1.4kg/cm2;最高工作温度不低于 120~124℃。
1.3具塞磨口玻璃比色管:25ml;量筒、滴管、烧杯等
1.4中速定性滤纸
2. 干扰和消除
2.1当碘离子含量相对于总氮含量的 2.2 倍以上,溴离子含量相对于总氮含量的 3.4 倍以上时,对测定产生干扰。
2.2水样中的六价铬离子和三价铁离子对测定产生干扰,可加入 5%盐酸羟胺溶液 1~2ml消除。
3.试剂和材料
除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂,实验用水为无氨水(3.1)
3.1无氨水:每升水中加入 0.10ml 浓硫酸蒸馏,收集馏出液于具塞玻璃容器中。也可使用新制备的去离子水。
3.2氢氧化钠(NaOH):含氮量应小于 0.0005%。
3.3过硫酸钾(K2S2O8):含氮量应小于 0.0005%。
3.4硝酸钾(KNO3):在 105~110℃下烘干 2h,在干燥器中冷却至室温(优级纯)。
3.5浓盐酸:ρ(HCl)=1.19g/ml(分析纯)。
3.6浓硫酸:ρ(H2SO4)=1.84g/ml(分析纯)。
3.7盐酸溶液:1+9。
3.8硫酸溶液:1+35。
3.9氢氧化钠溶液:ρ(NaOH)=200g/L。
称取 20.0g 氢氧化钠(3.2)溶于少量水中,稀释至 100ml。
3.10氢氧化钠溶液:ρ(NaOH)=20g/L。
量取氢氧化钠溶液(3.9)10.0ml,用水稀释至 100ml。
3.11碱性过硫酸钾溶液:称取 40.0g 过硫酸钾(3.2)溶于 600ml 水中(可置于 50℃水浴中加热至全部溶解);另称取 15.0g 氢氧化钠(3.1)溶于 300ml 水中。待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后,混合两种溶液定容至 1000ml,存放于聚乙烯瓶中,可保存一周。
3.12硝酸钾标准贮备液:ρ(N)=100mg/L
称取 0.7218g 硝酸钾(3.3)溶于适量水,移至 1000ml 容量瓶中,用水稀释至标线,混匀。加入 1~2ml 三氯甲烷作为保护剂,在 0~10℃暗处保存,可稳定 6 个月。
3.13硝酸钾标准使用液:ρ(N)=10.0mg/L
量取 10.00ml 硝酸钾标准贮备液(3.11)至 100ml 容量瓶中,用水稀释至标线,混匀,临用现配。
4.样的制备
取适量样品用氢氧化钠溶液(3.10)或硫酸溶液(3.8)调节 pH 值至 5~9,待测。
三、分析步骤
分别量取 0.00、0.20、0.50、1.00、3.00 和 7.00ml 硝酸钾标准使用液(6.13)于 25ml具塞磨口玻璃比色管中,其对应的总氮(以 N 计)含量分别为 0.00、2.00、5.00、10.0、30.0和 70.0μg。加水稀释至 10.00ml,再加入 5.00ml 碱性过硫酸钾溶液,塞紧管塞,用纱布和线绳扎紧管塞,以防弹出。将比色管置于高压蒸汽灭菌器中,加热至顶压阀吹气,关阀,继续加热至 120℃开始计时,保持温度在 120~124℃之间 30min。自然冷却、开阀放气,移去外盖,取出比色管冷却至室温,按住管塞将比色管中的液体颠倒混匀 2~3 次。
注 1:若比色管在消解过程中出现管口或管塞破裂,应重新取样分析。
每个比色管分别加入 1.0ml 盐酸溶液,用水稀释至 25ml 标线,盖塞混匀。使用10mm 石英比色皿,在紫外分光光度计上,以水作参比,分别于波长 220nm 和 275nm 处测定吸光度。零浓度的校正吸光度 Ab、其他标准系列的校正吸光度 As 及其差值 Ar 按公式(2)、(3)和(4)进行计算。以总氮(以 N 计)含量(μg)为横坐标,对应的 Ar 值为纵坐标,绘制校准曲线。
Ab=Ab220-2Ab275(2)
As=As220-2As275 (3)
Ar=As-Ab(4)
式中:
Ab ——零浓度(空白)溶液的校正吸光度;
Ab220 ——零浓度(空白)溶液于波长 220nm 处的吸光度;
Ab275 ——零浓度(空白)溶液于波长 275nm 处的吸光度;
As ——标准溶液的校正吸光度;
As220 ——标准溶液于波长 220nm 处的吸光度;
As275 ——标准溶液于波长 275nm 处的吸光度;
Ar ——标准溶液校正吸光度与零浓度(空白)溶液校正吸光度的差。
四、数据处理及计算
4.1参照公式(2)~(4)计算试样校正吸光度和空白试验校正吸光度差值 Ar,样品中总的质量浓度 ρ(mg/L)按公式(5)进行计算。
ρ=
式中:
ρ ——样品中总氮(以 N 计)的质量浓度,mg/L;
Ar ——试样的校正吸光度与空白试验校正吸光度的差值;
a ——校准曲线的截距;
b ——校准曲线的斜率;
V ——试样体积,ml;
f ——稀释倍数。
4.2结果表示
当测定结果小于 1.00mg/L 时,保留到小数点后两位;大于等于 1.00mg/L 时,保留三位有效数字。
五、方法检出限和测定下限
按照标准中空白试验的方法“以 10 ml 实验用水代替试料,采用与测定完全相同的试剂、用量和分析步骤进行平行操作”,利用高 压蒸汽灭菌器重复消解 7 次空白,将各测定结果换算为总氮的浓度,
分别计算 7 次平行测定的标准偏差,按公式(1)计算方法检出限,
MDL = t ( n −1,0.99) × S (1)
式中: MDL ——方法检出限;
n ——样品的平行测定次数;
t ——自由度为 n -1,置信度为 99%时的 t 分布(单侧);
S —— n 次平行测定的标准偏差。
其中,当自由度为 n -1,置信度为 99%时的 t 值为 3.143。
由表 1 可以看出,采用高压蒸汽灭菌器消解的检出限为 0.043 mg/L,故本标准规定检出限为 0.05 mg/L;以 4 倍检出限作为方法测定下限,因此规定本方法测定下限为 0.20 mg/L。因此本方法的检出限完全能够满足评价标准的要求。
六、方法精密度
七、方法准确度
八、质量保证和质量控制
1、校准曲线的相关系数 r 应大于等于 0.999。
2、每批样品应至少做一个空白试验,空白试验的校正吸光度 Ab 应小于 0.030。超过该值时应检查实验用水、试剂(主要是氢氧化钠和过硫酸钾)纯度、器皿和高压蒸汽灭菌器的污染状况。
3、每批样品应至少测定 10%的平行双样,样品数量少于 10 时,应至少测定一个平行双样。当样品总氮含量≤1.00mg/L 时,测定结果相对偏差应≤10%;当样品总氮含量>1.00mg/L时,测定结果相对偏差应≤5%。测定结果以平行双样的平均值报出。
4、每批样品应测定一个校准曲线中间点浓度的标准溶液,其测定结果与校准曲线该点浓度的相对误差应≤10%。否则,需重新绘制校准曲线。
5、每批样品应至少测定 10%的加标样品,样品数量少于 10 时,应至少测定一个加标样品,加标回收率应在 90%~110%之间。
九、结论
采用本方法测定总氮的方法检出限为0.05 mg/L;方法精密度为6.0%;平均加标回收率98.4%。但在操作过程中应注意:①某些含氮有机物在本标准规定的测定条件下不能完全转化为硝酸盐。②测定应在无氨的实验室环境中进行,避免环境交叉污染对测定结果产生影响。③实验所用的器皿和高压蒸汽灭菌器等均应无氮污染。实验中所用的玻璃器皿应用盐酸溶液(3.7)或硫酸溶液(3.8)浸泡,用自来水冲洗后再用无氨水冲洗数次,洗净后立即使用。高压蒸汽灭菌器应每周清洗。④在碱性过硫酸钾溶液配制过程中,温度过高会导致过硫酸钾分解失效,因此要控制水浴温度在 60℃以下,而且应待氢氧化钠溶液温度冷却至室温后,再将其与过硫酸钾溶液混合、定容。⑤使用高压蒸汽灭菌器时,应定期检定压力表,并检查橡胶密封圈密封情况,避免因漏气而减压。