景麗彬

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

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氣相分子吸收光譜法在測(cè)定遼陽(yáng)市廢污水總氮含量中的應(yīng)用

景麗彬

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

采用氣相分子吸收光譜法測(cè)定遼陽(yáng)市廢污水中的總氮。通過(guò)一系列試驗(yàn)研究，總氮標(biāo)準(zhǔn)曲線呈現(xiàn)良好的線性，相關(guān)系數(shù)在0.999 5以上，截距檢驗(yàn)合格。標(biāo)準(zhǔn)樣品和廢污水的回收率均在90%～110%之間。測(cè)定同一濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品和廢污水，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%和2.2%，精密度高。為檢驗(yàn)儀器的自動(dòng)稀釋功能，在設(shè)定不同稀釋倍數(shù)的情況下，對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)定試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，在一定稀釋倍數(shù)下，測(cè)定結(jié)果無(wú)突出性差異。同時(shí)，在與化學(xué)法的比對(duì)試驗(yàn)中，結(jié)果也令人滿意。本實(shí)驗(yàn)采用遼陽(yáng)不同區(qū)域廢污水樣品，結(jié)果表明該方法具有良好的適用性和可行性。

氣相分子吸光譜法；總氮；廢污水；稀釋倍數(shù)

遼陽(yáng)市位于遼寧省中部，是沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)區(qū)副中心城市，新興的現(xiàn)代石化輕紡工業(yè)基地。廢污水主要來(lái)自于遼陽(yáng)石化公司和慶陽(yáng)化工有限公司及其他一些小型生產(chǎn)廠礦。目前受遼寧省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)的站點(diǎn)主要有18個(gè)，每季度分上下午各監(jiān)測(cè)一次。由于各站點(diǎn)的排污量及污水處理狀況不同，總氮的含量差別大，且由于各季度廠家的生產(chǎn)狀況不同，相鄰季度、年度的含量均沒(méi)可比性。在引進(jìn)氣相分子吸收光譜儀前，一直采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法，該方法曲線最高點(diǎn)7.00 mg/L[1]，幾乎排污站點(diǎn)的每個(gè)水樣都需要稀釋，且因?yàn)楹坎淮_定，需要稀釋多個(gè)。該方法操作復(fù)雜，需要120℃高壓消解，浪費(fèi)大量時(shí)間、人力，特別是由于稀釋倍數(shù)多，人為操作的影響，導(dǎo)致結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。本試驗(yàn)采用氣相分子吸收光譜法測(cè)定遼陽(yáng)廢污水中的總氮，從儀器參數(shù)設(shè)置、方法標(biāo)準(zhǔn)曲線、樣品回收率、樣品稀釋倍數(shù)選擇等放面均進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 方法原理

氣相分子吸收光譜法的理論基礎(chǔ)是是朗伯-比爾定律。氣體分子再不受外界影響的情況下，通常處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，稱之為基態(tài)氣體分子。如果這些氣體分子接受到測(cè)定波長(zhǎng)的光輻射時(shí)，很容易產(chǎn)生相應(yīng)的分子振動(dòng)[2]。對(duì)于液體(如水樣)樣品的測(cè)定，其測(cè)定過(guò)程是將被測(cè)成分從液相分解成氣體，用載氣(空氣)載入GPMAS儀器的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定吸光度；對(duì)于被測(cè)的流動(dòng)氣體樣品，則在一定的壓力下直接流入測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定吸光度，然后測(cè)定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)氣體的吸光度，進(jìn)行比較而得出樣品的測(cè)定結(jié)果。本試驗(yàn)是在120℃～124℃的堿性介質(zhì)中，用過(guò)硫酸鉀作氧化劑，將水樣中的氨、銨鹽和亞硝酸鹽以及大部分的有機(jī)氮化合物氧化成硝酸鹽，然后用硝酸鹽氮的(四)氣相分子吸收光譜法進(jìn)行總氮的測(cè)定。[3]

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 儀器與試劑

(1)GMA3376氣相分子吸收光譜儀,配自動(dòng)進(jìn)樣器和自動(dòng)稀釋器(上海北裕分析儀器股份有限公司)

(2)實(shí)驗(yàn)用水。本實(shí)驗(yàn)用水為無(wú)氨水。

(3)鹽酸。優(yōu)級(jí)純。

(4)氧化劑。取一瓶粉末藥品溶于400 ml鹽酸溶液(鹽酸：水=1:2)中，配置好的溶液常溫下課保存7天(存放于棕色玻璃瓶中)。

(5)消解液。取一瓶粉末藥品溶于400 ml去離子水中，本世紀(jì)可40℃加熱助溶，配置好的溶液常溫下可保存7 d(存放于棕色玻璃瓶中)。

(6)三氯化鈦試劑。取100 ml鹽酸溶液溶于300 ml三氯化鈦溶液中。

(7)總氮標(biāo)準(zhǔn)使用液。吸取總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L)(購(gòu)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)4.00 ml用無(wú)氨水稀釋至100 ml容量瓶中，濃度為4.0 mg/L。

(8)儀器清洗液。4%NAOH溶液，稱取40 gNAOH溶于1 000 ml無(wú)氨水中。

2.2 樣品選取

(1)總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品。1.36 mg/L(購(gòu)至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)。吸取10 ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋至250 ml容量瓶中。

(2)遼陽(yáng)市廢污水樣品6瓶(樣品含量在10～40 mg/L之間)，加硫酸至pH<2。

2.3 試驗(yàn)方法

啟動(dòng)GMA3376氣相分子吸收光譜儀，將稀釋水、無(wú)氨水、氧化劑、消解液、三氯化鈦試劑分別插入到各自的管路中，在操作界面首先點(diǎn)開(kāi)測(cè)試項(xiàng)目設(shè)置， 在測(cè)試項(xiàng)目中選擇總氮【在線消解(自動(dòng)稀釋)】，恢復(fù)默認(rèn)參數(shù)，參數(shù)設(shè)置如表1，進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)，大約30 min。預(yù)熱后，點(diǎn)擊設(shè)置樣品和曲線，將標(biāo)準(zhǔn)空白和標(biāo)準(zhǔn)使用液設(shè)置到固定位置，在軟件上輸入質(zhì)量濃度和位置，開(kāi)始測(cè)量曲線，計(jì)算相關(guān)系數(shù)、斜率和截距。樣品測(cè)定同標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定，同時(shí)在稀釋倍數(shù)的位置，輸入不同的稀釋倍數(shù)，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線由儀器自動(dòng)計(jì)算出結(jié)果。測(cè)試完畢后，點(diǎn)擊快速清洗，然后點(diǎn)擊總氮清洗，根據(jù)儀器提示，將清洗液插到相應(yīng)的管路中，清洗時(shí)間大約30 min。

表1 儀器參數(shù)設(shè)置

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定有兩種方法。一種方法是手工配置標(biāo)準(zhǔn)系列，一種是直接放置標(biāo)準(zhǔn)使用液，有儀器自動(dòng)稀釋曲線系列。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，該儀器自動(dòng)稀釋效果良好，且減少了操作和人工干擾。本次試驗(yàn)測(cè)定的曲線結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 工作曲線

3.2 回收率和精密度

3.2.1 回收率的測(cè)定

按測(cè)定方法對(duì)同一濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品和同一濃度的廢污水樣添加不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液量，添加倍數(shù)為樣品的0.5～3倍，分別進(jìn)行回收率測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)樣品和廢污水樣品測(cè)定結(jié)果均在90%～110%，符合水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

3.2.2 精密度的測(cè)定

按測(cè)定方法對(duì)同一濃度的總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品(1.36 mg/L)和廢污水樣品分別進(jìn)行測(cè)定5次，求得其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%和2.2%，符合水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 總氮回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

3.3 不同稀釋倍數(shù)下結(jié)果的測(cè)定

為檢驗(yàn)儀器在自動(dòng)稀釋功能上的測(cè)試效果，按測(cè)定方法對(duì)同一濃度的總氮標(biāo)準(zhǔn)樣品(10.00 mg/L，由總氮標(biāo)準(zhǔn)溶液配制得來(lái))、廢污水樣品，分別設(shè)定不同稀釋倍數(shù)進(jìn)行測(cè)定，具體結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同稀釋倍數(shù)下測(cè)定結(jié)果

由表5結(jié)果可以看出，在稀釋倍數(shù)設(shè)定為20倍以下時(shí)，同一樣品測(cè)定5次的結(jié)果，無(wú)明顯差異，RSD分別為2.3%和2.4%，完全符合水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求。在稀釋倍數(shù)設(shè)定為20倍以上時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值已有相當(dāng)大的差異，且結(jié)果明顯偏大；而廢污水樣品的測(cè)定結(jié)果也與在20倍稀釋倍數(shù)下的結(jié)果有了明顯差異，可以認(rèn)定為不準(zhǔn)確。

3.4 本實(shí)驗(yàn)方法與化學(xué)法的比對(duì)試驗(yàn)

比對(duì)試驗(yàn)采用的方法是過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法。比對(duì)試驗(yàn)采用的樣品為在遼陽(yáng)市不同區(qū)域排污口采集的水樣。結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 氣相分子吸收光譜法與化學(xué)法比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

由表6可以看出，化學(xué)法和本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)同一種樣品的測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，本實(shí)驗(yàn)用樣品幾乎無(wú)需預(yù)處理，分析操作過(guò)程非常簡(jiǎn)單，樣品自動(dòng)吸收，人為因素影響小，對(duì)不同樣品的測(cè)定下，加標(biāo)回收率和精密度均令人滿意。

(2)本實(shí)驗(yàn)方法采用儀器具備自動(dòng)稀釋功能，標(biāo)準(zhǔn)曲線的配置簡(jiǎn)化，且測(cè)定結(jié)果良好。在稀釋倍數(shù)設(shè)定為20倍以下時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)樣品和廢污水樣品的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，測(cè)定成分濃度范圍廣。

(3)比對(duì)試驗(yàn)表明，結(jié)果與化學(xué)法并無(wú)明顯差異，可比性好。

[1]水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究中心.水質(zhì)分析方法標(biāo)準(zhǔn)匯編.2004：313-316.

[2]臧平安.氣相分子光譜法簡(jiǎn)介.光譜與儀器.2000.

[3]莫怡玉,茅麗秋,吳卓智.堿性過(guò)硫酸鉀氧化-氣相分子吸收光譜法測(cè)定水中總氮;環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù).2010(04).

Determination of total nitrogen content of sewage in liaoyang apply Gas-phase molecular absorption spectrometry

JING Li-bin

(Liaoyang hydrology bureau of Liaoning province, Shenyang 111000,China)

Determination of total nitrogen content of sewage in liaoyang apply Gas-phase molecular absorption spectrometry. Through a series of experimental study, total nitrogen standard curve show a good linear, The correlation coefficient over 0.9995, intercept is up to the standards. Standard sample and sewage Average recovery between 90%～110%. Determination the same concentration of standard samples and sewage, Relative standard deviation is 3.2% and 2.2%, with high precision. To test instruments of the automatic dilution function , In the case of setting different dilution ratio, the sample was determined by experiment. Test shows that under certain diluted multiples, There were no prominent difference on the determination results. At the same time, In the comparison test with the chemical method, The results are satisfactory, this test used the different areas’ sewage in Liaoyang, The results show that the method has good applicability and feasibility.

Gas-phase molecular absorption spectrometry；Total nitrogen；useless sewage；Diluted multiples

2016-12-06

景麗彬(1985-)，女，遼寧撫順人，工程師，主要從事水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。

X523

A

1004-1184(2017)02-0058-03