使用自动凯氏定氮仪测定水中氨氮含量的方法

2019.5.04

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

测定水中的氨氮常用的方法有纳氏试剂比色法、苯酚-次氯酸钠比色法、电极法和滴定法

氨氮测定方法的选择主要考虑氨的浓度和存在的干扰物质，若存在浊度、颜色和钙镁等能被氢氧根沉淀的物质，可以用预蒸馏除去。目前国内普遍采用的蒸馏装置是带氮球的定氮蒸馏装置，需要用手工进行蒸馏、吸收、滴定操作，影响测定结果准确性的因素较多，操作费时、费力。采用自动凯氏定氮仪，可以使蒸馏、滴定自动完成，影响蒸馏滴定的因素可以自动控制，提高了测定结果的准确度。

1 实验部分

1. 1 主要仪器与试剂

凯氏定氮仪：K-370型，瑞士Buchi公司；分光光度计：DR 4000/U型，美国Hach公司；阳离子色谱仪： ICS-90型，美国Dionex公司；氨氮标准储备液： 1000 mg/L。上海计量测试中心；硫酸标准工作溶液：c（1/2 H2SO4）=0.010 30mol/L;硼酸、碘化钾、二氯化汞、氢氧化钾、四水合酒石酸钾钠：分析纯；硼酸吸收液：称取20 g硼酸，溶解于1 L的纯水中；纳氏试剂：称取20 g碘化钾溶于约100 mL的水中，边搅拌边加二氯化汞结晶粉末约10 g,至出现朱红色沉淀不易溶解时，改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易溶解时，停止加氯化汞溶液；另称取60 g氢氧化钾溶于水，并稀释至250 mL,充分冷却至室温后，将上述溶液在搅拌下，徐徐注入氢氧化钾溶液中，用水稀释至400mL,混匀，静止过夜。取上清液使用；酒石酸钾钠溶液：称取四水合酒石酸钾钠50 g溶解于100mL纯水中，加热煮沸，放冷，用纯水定容至100 mL;四丁基氢氧化铵溶液：量取100mL 55%四丁基氢氧化铵，用纯水稀释，加入到2.1 L离子色谱再生液瓶中，加纯水至瓶颈，摇匀，补加纯水至溢出；甲烷磺酸溶液：量取2.6 mL甲烷磺酸，用超纯水定容至2 L,作为离子色谱淋洗液；轻质氧化镁：上海统亚化工科技有限责任公司；实验用水：电阻率大于18M8#cm。

1. 2 实验方法

设定凯氏定氮仪的方法参数，硼酸吸收液用量为60 mL,建立样品表。将50 mL水样加入凯氏定氮仪的蒸馏管中，再加入0. 05 g轻质氧化镁，迅速将蒸馏管与凯氏定氮仪连接，启动凯氏定氮仪，开始自动进行蒸馏、吸收、滴定操作。在测定水样之前，用测定样品的相同方法测定纯水样品，测定空白消耗的滴定液的用量。仪器在滴定结束后，自动计算出水中氨氮的浓度。

2 结果与讨论

2. 1 滴定终点

用凯氏定氮仪测试样品，通过pH电极测定得到滴定终点。利用仪器显示的滴定数据绘制氨氮的滴定曲线，如图1所示。根据滴定曲线可以计算出滴定的等当点在pH=4.6~4.8,故将滴定终点设定在pH=4.65。

图1氨氮滴定曲线

2. 2 氧化镁的投加量

轻质氧化镁的加入是为了使预蒸馏样品在微碱性的条件下蒸馏。水样的pH值对氨氮的回收率影响较大。pH值过高，可使部分有机氮转变为氨， pH值过低，氨氮的回收率低[3]。由于凯氏定氮仪的蒸馏管体积限制，水样的体积设定为50 mL,用氢氧化钠或盐酸调节水样的pH值为中性，在样品中加入不同质量的氧化镁，用pH计测试水样蒸馏前后的pH值。试验证明， 50mL样品中加入0. 05 g氧化镁比较合适。

2. 3 蒸汽功率

蒸汽功率影响蒸馏温度、馏出速度和馏出液的体积。通过改变蒸汽功率，测试浓度为20.0 mg/L的标准样品，结果表明，蒸汽的产生量在50% ~100%范围内对测试结果没有影响。

设定蒸汽功率为100%,氧化镁与样品反应的时间为5s,改变自动蒸馏时间（从120~480 s），测试浓度为20.0 mg/L的标准样品。结果表明， 240 s的蒸馏时间可以使氨氮全部从样品中蒸馏出来。随着蒸馏时间的增加，蒸馏出的溶液体积增加较快，影响测定结果的准确性。

2. 5 测定下限

设定蒸汽功率为100%,氧化镁与样品反应的时间为5 s,蒸馏时间为240 s,重复测定浓度为1.00mg/L的氨氮标准溶液4次，测定结果分别为1.1、1.1、1.1、1.1 mg/L,测定结果的相对误差为10%;测定浓度为0.40 mg/L的氨氮标准溶液4次，测定结果分别为0.5、0.6、0.5、0.5 mg/L,测定的相对误差为31%,可以认为方法的定量测定下限为1 mg/L,这与空白实验结果相符。