废水中氨氮测定与分析方法

  一背景.

随着印染工业的迅速发展，排入环境的废水越来越多。水中氨氮的来源主要是生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物、某些工业废水及农田排水。水体中的氨氮高可引起水体中富营养化现象，对鱼类及某些水生生物产生毒害作用，甚至引起一系列环境问题。因此，氨氮的含量是判断水体污染程度的一个重要标志。实验室常用的氨氮测定方法有纳氏试剂法、水杨酸一次氯酸盐光度法及滴定法，这 3 种方法分析废水时要对样品进行预处理，比较费时。氨气敏电极法已被广泛应用于水质自动站氨氮在线测定，但在实验室很少使用，此方法不受色度、浊度及悬浮物的影响，无需对样品进行预处理，而且具有操作简便、线性范围宽等优点。因此，将此方法用于实验室水中氨氮含量的测定具有重要的意义。本文采用氨气敏电极法测定废水中的氨氮，标准溶液进行校准后进行样品测试，得到样品中氨氮的含量。

  二.测定方法

  2.1实验原理

氨气敏电极为一复合电极，以PH玻璃电极为指示电极，银一氯化银电极为参比电极。此电极置于盛有 0.1 mol/L 氯化铵内充液的塑料套管中，并装有气敏膜。当水样中加入离子强度调节液将 pH 提高到 11 以上，使铵盐转化为氨，生成的氨由于扩散作用通过气敏膜（水和其他离子则不能通过），氨气进入内充液后，有如下平衡：

                                                        ＋＝＋

氨气的产生使反应向右移动，结果内充液的 pH 值随氨的进入而增高，由 pH 玻璃电极测得其变化，在恒定的离子强度、温度、性质及电极参数下测得的电动势与水样中氨浓度符合能斯特方程。由此可从测得样品的电位值，确定样品中氨氮的含量。仪器读数模式有两种，一种为使用离子计，此方式仪表显示的数值即为样品中氨氮的浓度，另一种为使用 mV 计，通过绘制校准曲线，确定未知样品的浓度。

  2.2常用试剂

离子强度调节剂（ISA），型号：951211，ISA 用于含 N 浓度高于 1.0 μg/mL 的样品；离子强度调节剂（ISA），型号：951011，低浓度 ISA 用于含 N 浓度低于 1μg/mL 的样品；电极填充液，951209；以上试剂为 thermo 公司专用试剂。蒸馏水或去离子水（无氨水）；氨氮标准贮备液：c（NH3－N）＝1.00 mg/mL；氨氮标准使用液：氨氮的质量浓度分别为0.01、0.1、1、10、20、50、80、100 μg/mL；氨标准液：质量浓度为 1 μg/mL；氨电极储存液，由 100 mL 1μg/mL 的氨标准液和 1 mL 低浓度 ISA 配制而成（951011）。

  2.3实验步骤：

1)电极的准备处理；

2)将电极连接到仪表上；

3)电极斜率的检查。电极在浓度差10倍的两个溶液中的电位差被定义为电极斜率，该值是检查电极性能的最佳途径。

   2.3.1电极斜率的检查样品中氨氮的质量浓度高于1μg/mL

1）取100 mL 蒸馏水到 150 mL 烧杯中，测定高浓度样品时加入2 mL 离子强度调节剂（951211），充分搅拌，并将仪表转换到 mV 模式。

2）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放入步骤 1 所配制的溶液中，同时要避免气泡附着在气敏膜。如果气敏膜上附着气泡，请轻轻敲击电极。

3）选择 1000μg/mL 的氨氮标准液，移取 1 mL 加入到烧杯中，充分搅拌，等待电极读数稳定后，记录 mV 值。

4）移取10 mL 相同标准液加入到同一烧杯中，充分搅拌，等待电极读数稳定后，记录 mV 值。

5）当溶液温度在20～25℃时，电极斜率应在－54～60 mV，斜率在此范围内方可进行校准和样品测量。如果斜率不在此范围，需寻找原因进行故障排除。在测定低浓度样品（即样品的氨氮浓度低于 1μg/mL）进行电极斜率检查时，将步骤1中 2 mL 离子强度调节剂（951211）改为 1 mL低离子浓度 ISA（951011），步骤 3 中选择标准溶液的浓度由 1000μg/mL 氨氮标准液改为 100μg/mL 或 10μg/mL的氨氮标准液，其余步骤均相同。

  2.3.2 校准与样品测量（样品浓度需介于标准溶液浓度之间）校准和样品测量（使用离子计）高浓度样品的校准步骤如下（样品中氨氮质量浓度高于 1μg/mL）。

1）取100 mL低浓度的标准液于150 mL烧杯，加2 mL离子强度调节剂（951011），充分搅拌。

2）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放入烧杯中，等待读数稳定，参照仪表操作手册将显示调整到标准液的浓度值。

3）取 100 mL 高浓度的标准液于另一个 150 mL 烧杯中，加入 2 mL 离子强度调节剂（951211），充分搅拌。

4）用蒸馏水冲洗电极，晾干并放入烧杯中，等待读数稳定，参照仪表操作手册将显示调整到标准液的浓度值。

5）采用多点校准，可重复（3）～（4）步骤。

6）记录电极斜率。当溶液温度在 20～25℃时，电极斜率应该在54～60 mV 之间。

7）取 100 mL 样品于150 mL 烧杯中，加人2 mL 离子强度调剂（951211），充分搅拌。

8）用蒸馏水冲洗电极，甩干并放人烧杯中，等到读数稳定，仪表所显示的数值即为样品的浓度。

低浓度校准步骤与高浓度校准基本相同，不同的是低质量浓度样品测量采用 1.0、0.1、0.01μg/mL 3 个标准液进行校准，加入的是低浓度 ISA（951O11），校准液与 ISA 的体积比由高浓度样品的 50∶1 改为 100∶1，即 100 mL 校准液加入 1 mL 低浓度 ISA（951011）。

 2.3.4校准和样品测量（使用 mV 计）

使用 mV 计的步骤与使用离子计基本相同，不同的是使用mV 计模式时，采用标准溶液进行校准时，需记录标液的浓度和仪器显示的 mV 值，之后以测量所得标准液的电位为线性坐标，标准液浓度为对数坐标绘制校准曲线。根据绘制的校准曲线和未知样品测定的 mV 值，确定未知样品的浓度。

 3样品测定 

取某厂污水处理装置进口水样 Sample 1、总排口 Sample 2和出口水样 Sample 3 进行测定。

 3.1标准溶液及 ISA 的选择

样品中氨氮浓度不同，进行测试时选择的标准溶液和ISA不同，对于高浓度样品 Sample 1 与 Sample 2，选择的标准溶液质量浓度为 1、20、50、80、100 μg／mL，标准液和样品分别取样 100 mL，之后加人 2 mL 离子强度调节剂（951211），对于Sample 3 进行校准的准溶液分别为 0.01、0.1、1 μg/mL 氨氮标准液，标准液和样品分别取 50 mL，之后加入 0.5 mL 低离子浓度 ISA（951011）。