堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定水質(zhì)總氮的影響因素研究

水體富營養(yǎng)化已成為當前的主要環(huán)境問題之一。水體總氮含量作為衡量水體富營養(yǎng)化的重要指標，已成為人們關(guān)注的焦點。長期以來,國內(nèi)外通常采用凱氏定氮法測定水體中的總氮,這種方法由于試劑用量大、電耗多,而且操作手續(xù)繁瑣費時,難以滿足日常工作的需要。隨著紫外分光光度計的普及,堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法(水質(zhì)總氮的測定GB11894-89)由于具有簡便、快速、設(shè)備簡單易得等優(yōu)點,已被廣泛用于總氮的測定。但在運用該方法測定總氮的過程中,往往出現(xiàn)標準曲線線性較差,空白值偏高的現(xiàn)象,從而影響測定準確度,特別是較低濃度總氮的測定。出現(xiàn)這些問題的原因很多,主要有操作誤差、儀器問題、操作過程中的污染等偶然因素,以及試驗中所用過硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉等試劑純度,以及實驗用水、消解時間、消解溫度等系統(tǒng)因素。本試驗選擇不同的分析純過硫酸鉀和氫氧化鈉、不同消解時間和消解溫度作為研究對象,尋求常規(guī)試驗條件下的優(yōu)化組合,并對分析純過硫酸鉀進行純化處理,以期找到一種簡便、高效、快速、準確的檢測方法,讓一般的實驗室能準確地完成水樣中總氮的測定。1材料和方法1.1材料表面1.1.1試驗研究與設(shè)備新制備的超純水,過硫酸鉀(AR級),氫氧化鈉(AR級,片狀),鹽酸(GR級),硝酸鉀(GR級),環(huán)境標準樣品總氮(國家環(huán)保總局標準樣品研究所生產(chǎn),標準號GSBZ50026-94,批號203218,定值日期為2007年5月,有效期至2012年4月),臨用時割開安瓿,從安瓿中準確移取樣品10mL于250mL容量瓶中定容。稀釋后總氮濃度標準值為1.22±0.09mg·L-1。試驗完成地點為農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(武漢),試劑及儀器均由該中心提供。實驗室環(huán)境條件符合試驗要求。1.2方法1.2.1合成氫氧化納1)不同的過硫酸鉀(K2S2O8)(表1)。在124℃,30min條件下,保證其他試驗條件相同,只改變過硫酸鉀進行試驗,每種藥品設(shè)3次重復。氫氧化鈉的編號為Y。2)不同的氫氧化鈉(NaOH)。編號X:武漢市洪山中南化工試劑有限公司,生產(chǎn)日期20071003;編號Y:國藥集團化學試劑有限公司,500g裝。選擇純化1次的過硫酸鉀,在與上述試驗相同消解條件(124℃,30min)下,進行試驗驗證,比較兩種不同氫氧化鈉測定結(jié)果的差異。3)消解條件的選擇。消解時間設(shè)計為:30、40、50、60min4個時間段,3次重復,消解溫度為124℃;選擇純化1次的過硫酸鉀氧化,氫氧化納的編號為Y。消解溫度:設(shè)計120℃、124℃2個溫度,3次重復,消解時間為30min,先擇純化1次的過硫酸鉀進行氧化,氫氧化納的編號為X。1.2.2相關(guān)濃度值的測定、驗證按GB11894-89方法做標準曲線,然后移取10mL總氮質(zhì)控溶液,按樣品進行測定校正吸光度,扣除零濃度溶液校正吸光度后,代入標準曲線,按照濃度公式計算得到相關(guān)濃度值進行驗證。1.2.3科學篩選實驗數(shù)據(jù)(1)根據(jù)《水和廢水分析監(jiān)測方法》中規(guī)定:測定的吸光度值應根據(jù)“A275/A220≤20%,越小越好”的標準進行甄選,凡是比值在20%以上的均應舍棄或者重做。并列平行實驗所得3個實驗數(shù)據(jù),應對其進行統(tǒng)計分析,對偏差較大的數(shù)據(jù)進行科學有效的評價取舍。(2)進行標準曲線及質(zhì)控樣濃度計算,計算方法以GB11894-89方法中的公式進行。2結(jié)果與分析2.1試劑的純度對測試值的影響2.1.1測定總氮的準確性分析表2表明,標準曲線線性由差到好依次是A、B、C;空白值A(chǔ)>B>C>0.03,具有極顯著性差異;質(zhì)控濃度的偏離程度A>B>C,差異性不顯著。因此,C藥品優(yōu)于另外兩種藥品,但是所測數(shù)據(jù)不能達到實驗室測定總氮的準確性要求。測定結(jié)果空白值仍然大于0.03,是惟一不能達到方法要求的量,應該不是過硫酸鉀引起的,而需要對其他因素進行驗證。最有可能引起空白值偏高的因素是另一試劑氫氧化鈉,因此進一步對氫氧化鈉進行驗證研究。2.1.3質(zhì)控濃度、質(zhì)控偏離程度從表4可以看出,所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;空白值大小具有極顯著差異(P<0.01);質(zhì)控濃度差異性不顯著(P>0.05);質(zhì)控偏離程度差異性不顯著(P>0.05)。氫氧化鈉Y使空白值達到0.03以下,從而證明,氫氧化鈉也是引起空白值偏大的原因之一。2.2消除條件對測試值的影響2.2.1消耗期由表5可以發(fā)現(xiàn),所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;測得空白值無顯著性差異性?？梢哉J為,延長消解時間對試驗幾乎沒有影響。2.2.2不同空白值由表6可以發(fā)現(xiàn),所得兩條標準曲線線性幾乎無差異;測得空白值無顯著差異(P>0.05);質(zhì)控樣濃度也無顯著差異(P>0.05)。可以認為,在120~124℃范圍內(nèi)的消解溫度變化對試驗幾乎沒有影響。3不同標準曲線及質(zhì)控偏差對測定結(jié)果的影響過硫酸鉀純度對分析結(jié)果有很大的影響,3個廠家生產(chǎn)的過硫酸鉀按國標規(guī)定的方法進行測試,標準曲線的r值、空白值及質(zhì)控樣偏離度均有顯著差異,C號過硫酸鉀純度較好,空白值顯著降低,但仍不能滿足試驗準確性的要求。該方法的應用關(guān)鍵是過硫酸鉀的純度能否滿足試驗準確性的要求。氫氧化納純度對分析結(jié)果也有很大的影響,但在過硫酸鉀達到要求的前提下,兩種氫氧化納只有空白值具有顯著性差異,標準曲線及質(zhì)控偏差都在允許范圍之內(nèi)且差異性不顯著。說明氫氧化鈉的純度只是影響空白值的大小。利用過硫酸鉀溶解度隨溫度變化較大的性質(zhì),對其進行溶解重結(jié)晶純化處理,提高其純度。經(jīng)過純化處理的過硫酸鉀實驗準確性顯著提高。一般純化1次就可以滿足實驗要求,不必純化2次。延長消解時間對試驗結(jié)果的影響差異不顯著。因此,可以認為30min可以達到試驗要求。120℃溫度下進行試驗,測定結(jié)果與124℃條件進行對比,測定結(jié)果不存在顯著性差異。綜上所述,GB11894-89在應用過程中經(jīng)常遇到的標準曲線線性差,空白值偏大等問題均是由藥品純度所引起,可以通過選擇純度較高的藥品,或?qū)^硫酸鉀進行純化處理,就能滿足試驗準確性要求。消解條件保證溫度在120~124℃,消解時間達到30min即可達到試驗要求。1.1.2u3000治療設(shè)備艾科浦(Aquapro)實驗室級專用超純化水機;立式壓力蒸汽滅菌鍋(YXQ-LS-50SⅡ型,溫度≤126℃),上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;UV2100型雙光束紫外可見光分光光度計,配備石英比色皿1對,北京瑞利分析儀器公司。以上實驗儀