水質監測總氮高空白值原因分析

　　《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012）測定水中總氮的原理是：在120～124℃下，堿性過硫酸鉀溶液使樣品中含氮化合物的氮轉化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法于波長220 nm與275 nm處，分別測定吸光度A220和A275，按A=A220-2A275 計算硝酸鹽氮的吸光度值，從而計算總氮的含量[1]。但是影響總氮測定準確性因素較多[3]-[7]，作者按照標準HJ 636-2012對堿性過硫酸鉀氧化法測定總氮過程中影響空白的各種因素做了一系列對比實驗，進行探討和總結。 
　　1 對比實驗及原因分析 
　　1.1 主要儀器和設備 
　　T6新世紀紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）及10mm石英比色皿。 
　　醫用蒸氣滅菌器（上海三申醫療器械有限公司，工作壓力為0.142MPa），鍋內溫度相當于121℃。 
　　XYE-2-20-H高端試劑級超純水機（北京湘順源科技有限公司，電阻率大于18.2MΩ.cm@25℃、電導率小于0.055μS/m@25℃） 
　　具塞玻璃磨口比色管，25ml。 
　　所用玻璃器皿用鹽酸（1+9）浸泡，清洗后再用去離子水沖洗； 
　　1.2 實驗用水 
　　總氮分析過程中必須使用無氨水。（1）無氨水，每升蒸餾水中加入0.10ml濃硫酸蒸餾，棄去前餾出液200ml，最后蒸出的200ml餾出液也要棄去；只留中間的無氨水收集于具塞玻璃容器中備用。（2）新制備的去離子水。（3）貴州百靈藥廠生產的純凈水。同時用3種實驗用水進行比對，相同條件下測定其電導率和空白吸光度值， 
　　對于總氮監測分析工作而言，3種水的效果差別不明顯，其值在規定范圍內，用這3種水均可滿足實驗需要，一般情況下使用新制去離子水即可。本實驗室所使用的去離子水是由高端試劑超純水機（XYE-2-20-H）二級反滲透制得。 
　　1.3 試劑質量 
　　用紫外分光光度法測定總氮的過程中，要消除堿性過硫酸鉀的影響，過硫酸鉀和氫氧化鈉是非常重要的試劑。在相同反應條件下，對（上海某試劑廠）不同純度的氫氧化鈉對空白的影響。 
　　AR和GR純度的氫氧化鈉空白平均值相差0.006，氫氧化鈉對實驗空白影響不大，AR和GR純度的氫氧化鈉均能滿足實驗要求。 
　　總氨分析中，空白值和樣品的最終結果受過硫酸鉀試劑純度的影響很大，因此，對過硫酸鉀試劑的要求非常苛刻。通常情況下，普通AR級過硫酸鉀中氮化合物的含量為0.002%～0.005%，不同廠家、批號的試劑質量存在差異，往往有些試劑的含氮量達不到要求，導致空白值偏高。如果過硫酸鉀空白值過高，可以經過提純后再使用。提純方法為：將過硫酸鉀溶于50—60℃的無氨水中，在無氨的潔凈處將溶液冷卻至近零攝氏度，過濾，將已重結晶的過硫酸鉀置于干燥器中干燥以備用。現對（上海某試劑廠）同批號的過硫酸鉀，分為分析純、一次提純、二次提純的過硫酸鉀同的條件下做空白實驗。 
　　實驗所用未提純和經過提純1次的過硫酸鉀對空白值有一定影響，經過2次提純過的過硫酸鉀所測空白值較低，能滿足實驗要求。在實際工作中，結合實驗室試劑采購規范，對新進用于總氮項目的過硫酸鉀要進行驗收試用，以確保過硫酸鉀的可靠性滿足總氮分析實驗要求。 
　　1.4 消解程序 
　　按照HJ 636—2012 中要求，將比色管置于高壓蒸汽滅菌器中，加熱至頂壓閥吹氣，關閥，繼續加熱至120℃開始計時，保持溫度在120～124之間30min，冷卻至室溫測定。在實驗過程中，發現30min并不能保證堿性過硫酸鉀消解完全，這必將影響測定的準確度。通過測定不同消解時間對堿性過硫酸鉀在220nm處的吸光值，測定結果。 
　　消解時間應至少50min，溫度設定在120～124℃，適當延長消解時間、提高消解溫度，就有利于過硫酸鉀消解完全，以降低空白實驗吸光度值。 
　　1.5 堿性過硫酸鉀溶液配制和保存 
　　堿性過硫酸鉀的配制過程掌握不好，會影響消解效果，對測定結果產生一定的影響。GB11894—89中關于堿性過硫酸鉀的配制，只是簡單的將過硫酸鉀和氫氧化鈉溶于水中，并未作其它要求。HJ 636—2012詳細規范了堿性過硫酸鉀的配制方法。（過硫酸鉀在水浴中溶解水浴溫度小于50℃，再將溶解好的氫氧化鈉冷卻至室溫后混合）此方法較好解決了GB11894-89堿性過硫酸鉀的配制時氫氧化鈉放熱使溶液溫度過高引起局部過硫酸鉀失效的問題。將新配置的堿性過硫酸鉀溶在聚乙烯瓶內存放于10℃冷柜中，避光保存。空白吸光值會隨堿性過硫酸鉀存儲時間的增加而變化。 
　　實驗結果發現，在10℃恒溫箱封口避光保存的情況下，沒有出現堿性過硫酸鉀結晶現象。空白吸光值隨堿性過硫酸鉀存放時間延長而增加，配置好的堿性過硫酸鉀溶液放置最好不超過7天。 
　　1.6 實驗室環境 
　　總氮的分析應在無氨的實驗室環境中進行，避免交叉污染，凡能產生氮的試劑均不能在實驗室使用，絕對不能在分析氨氮、硝酸鹽氮等氮類項目的實驗室中做總氮項目的分析，因為這些含氮物質很可能隨空氣溶解在試劑中，對空白造成很大影響。所使用的試劑、器皿等也要單獨存放，避免交叉污染，所用玻璃器皿最好用酸浸泡24h以上，這樣可以減少空白實驗的吸光度。室內也不能有揚塵，以免揚塵附著在實驗用玻璃器皿內壁從而影響空白值。 　　2 結果與討論 
　　（1）無氨水、去離子水、百靈純凈水符合總氮實驗用水要求；過硫酸鉀的重結晶能有效降低空白吸光值，國產AR過硫酸鉀經二次結晶能達到高純度的進口試劑效果，符合實驗要求。 
　　（2）消解程度不足也會造成空白值偏高。嚴格按照操作規程的消解方法，保證消解溫度在120—124℃之間；為了確保過硫酸鉀能分解完全，消解時間由30min增加到50min；過硫酸鉀溶液臨用時現配，存放最多不超過7d。 
　　（3）玻璃器皿及比色皿不夠清潔等都能造成空白值偏高。因此使用鹽酸（1+9）浸泡實驗用的玻璃器皿，用剛制備的去離子水或者無氨水清洗，且確保實驗室環境的干凈、整潔；不能與用氨水、硝酸以及其他氨鹽類試劑的分析項目安排在一個實驗室內。 
　　（4）實驗用的器皿、消解時所用的高壓滅菌鍋、高壓滅菌鍋的密封性、紫外可見分光光度計的穩定性，比色時所用的石英比色皿的差異都可能影響總氮的測定值。測量之前須對氘燈等部件進行充分檢查并預熱至少半小時，確定儀器運行正常后開始分析工作。石英比色皿比色前先用稀鹽酸侵潤，再用乙醇擦洗，最后再用離子水清洗后可以降低比色皿間的誤差。 
　　3 結語 
　　HJ636-2012標準方法測定總氮，解決了GB11894-89測定總氮時對試劑質量、堿性過硫酸鉀溶液配制的問題。本文通過以上比對試驗分析得出，實驗用水、消解程序、過硫酸鉀溶液配制和保存以及實驗室環境等均會使空白值偏高。針對這些影響因素分別提出了相應的防治措施以降低空白值。主要的改進措施有：使用新配制的離子水，提高試劑的純度，反應時間和溫度必須能滿足氧化劑充分水解，保持比色皿和玻璃器皿潔凈狀態，保證實驗室的清潔等。當采用上述的防治對策后空白吸光度值得到明顯降低，實驗準確性得到提高。