氨氮(NH3-N)以游離氨(NH3)或銨鹽(NH4+)形式存在于水中,兩者的組成比取決于水的pH值。當(dāng)pH值偏高時(shí),游離氨的比例較高。反之,則銨鹽的比例較高。
水中氨氮的來源主要為生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物;某些工業(yè)廢水,如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等,以及農(nóng)田排水。此外,在無氧環(huán)境中,水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用,還原為氨。在有氧環(huán)境中,水中氨亦可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁},甚至繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。
測定水中各種形態(tài)的含氮化合物,有助于評(píng)價(jià)水體被污染和“自凈”狀況。
魚類對(duì)水中氨氮比較敏感,當(dāng)氨氮含量高時(shí)會(huì)導(dǎo)致魚類死亡。
氨氮的測定方法,通常有納氏試劑比色法、氣相分子吸收法、苯酚一次氯酸鹽(或者水楊酸-次氯酸鹽)比色法和電極法等。本書采用納氏試劑比色法。納氏試劑比色法具有操作簡便、靈敏等特點(diǎn),水中鈣、鎂和鐵等金屬離子、硫化物、醛和酮類、顏色,以及混濁等均干擾測定,需作相應(yīng)的預(yù)處理。
預(yù)處理
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
水樣帶色或渾濁以及含其他一些干擾物質(zhì),影響氨氮的測定。為此,在分析時(shí)需作適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。對(duì)較清潔的水,可采用絮凝沉淀法,對(duì)污染嚴(yán)重的水或工業(yè)廢水,則以蒸餾法使之消除干擾。
二、預(yù)處理方法
1.絮凝沉淀法
(1)實(shí)驗(yàn)原理 加適量的硫酸鋅于水樣中,并加氫氧化鈉使呈堿性,生成氫氧化鋅沉淀,再經(jīng)過濾除去顏色和渾濁等。
(2)實(shí)驗(yàn)儀器
1)100ml具塞量筒或比色管。
2)錐形瓶 150ml 。
3)漏斗。
(3)實(shí)驗(yàn)試劑
1)硫酸鋅溶液,ρ=10g/100ml 稱取10g硫酸鋅溶于水,稀釋至100ml。
2)氫氧化鈉溶液,ρ=25g/100ml 稱取25g氫氧化鈉溶于水,稀釋至100ml,貯于聚乙烯瓶中。
(3)硫酸,ρ=1.84g/mL。
(4)實(shí)驗(yàn)步驟 取100ml水樣于具塞量筒或比色管中,加入1ml 10%硫酸鋅溶液和0.1~0.2ml 25%氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)pH至10.5左右,混勻。放置使其沉淀,用經(jīng)無氨水充分洗滌過的中速濾紙過濾,棄去初濾液20ml。
2.蒸餾法
(1)實(shí)驗(yàn)原理 調(diào)節(jié)水樣的pH在6.0~7.4的范圍,加入適量氧化鎂使呈微堿性(也可加入pH為9.5的Na4B4O7-NaOH緩沖溶液使呈弱堿性進(jìn)行蒸餾;pH過高能促使有機(jī)氮的水解,導(dǎo)至結(jié)果偏高)。蒸餾釋出的氨,被吸收于硫酸或硼酸溶液中。采用納氏試劑比色法或酸滴定法時(shí),以硼酸溶液為吸收液;采用水楊酸一次氯酸比色法時(shí),則以硫酸溶液為吸收液。
(2)實(shí)驗(yàn)儀器
帶氮球的定氮蒸餾裝置 500ml凱氏燒瓶、氮球、直形冷凝管和導(dǎo)管。
錐形瓶 500ml。
(3)實(shí)驗(yàn)試劑 水樣稀釋及試劑配制均用無氨水。
1)無氨水制備 ①蒸餾法:每升蒸餾水中加0.1ml硫酸(ρ=1.84g/ml),在全玻璃蒸餾器中重蒸餾,棄去前50ml餾出液,然后將800ml流出液收集在帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶內(nèi)。每升流出液加10g同樣的樹脂(氫型)。
?、陔x子交換法:使蒸餾水通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂(氫型)柱,將流出液收集在帶有磨口玻璃塞的玻璃瓶內(nèi)。每升流出液加10g同樣的樹脂,以利于保存。
2)硫酸溶液,c=1mol/L 量取2.8ml濃硫酸(ρ=1.84g/ml)緩慢加入100ml水。
3)氫氧化鈉溶液, ρ=1mol/L 稱取20g氫氧化鈉溶于約200ml水中,冷卻至室溫,稀釋至500ml。
4)無水乙醇,ρ=0.79g/L。
5)輕質(zhì)氧化鎂(MgO) 將氧化鎂在500℃下加熱,以除去碳酸鹽。
6)溴百里酚藍(lán)指示劑(ρ=1g/L) 稱取0.10g溴百里酚藍(lán)溶于50ml水中,加入20ml乙醇,用水稀釋至100ml(pH=6.0~7.6)。
7)防沫劑 如石臘碎片。
8)吸收液 ①硼酸溶液:稱取20g硼酸溶液于水,稀釋至1L。
②硫酸(H2SO4)溶液:0.01mol/L。
(4)實(shí)驗(yàn)步驟
1)蒸餾裝置的預(yù)處理 加250ml水于凱氏燒瓶中,加0.25g輕質(zhì)氧化鎂和數(shù)粒玻璃珠,加熱蒸餾,至餾出液不含氨為止,棄去瓶內(nèi)殘液。
(2)將50ml吸收液放入錐形瓶中,確保冷凝管出口在吸收液液面之下。分取250ml水樣(如氨氮含量較高,可適當(dāng)少取水樣,加水至250ml),移入凱氏燒瓶中,加2滴溴百里酚藍(lán)指示液,必要時(shí),用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH至6.0(指示劑呈黃色)~7.4(指示劑呈藍(lán)色)左右。加入0.25g輕質(zhì)氧化鎂和數(shù)粒玻璃珠,必要時(shí)加入防沫劑,立即連接氮球和冷凝管,導(dǎo)管下端插入吸收液液面下。加熱蒸餾,使餾出液速率約為10ml/min,待流出液達(dá)200ml時(shí),停止蒸餾。
采用納氏試劑比色法時(shí),以50ml硼酸溶液為吸收液。
5、注意事項(xiàng)
(1)蒸餾時(shí)應(yīng)避免發(fā)生暴沸,否則可造成餾出液溫度升高,氨吸收不完全。
(2)防止在蒸餾時(shí)產(chǎn)生泡沫,必要時(shí)可加少許石臘碎片于凱氏燒瓶中。
(3)水樣如含余氯,則應(yīng)加入適量0.35%硫代硫酸鈉溶液,每0.5ml可除0.25mg余氯。