水体中总氮测定方法的改进
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.19.020
第52卷第19期第年期月19102013
湖北农业科学Vol．52No.19
Oct ．，2013
H ubei A gricultural S ciences
水体中总氮测定方法的改进
张
利，田
浏，郑海腾，冯志江，刘
文，戴
捷
（长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州
434023）
摘要：用碱性过硫酸钾法测定水体中总氮含量时经常出现高空白吸光值、标准曲线线性相关性较差以及测定结果不准等问题。采用正交法对各种测定组合进行对比，并探讨了各种因素对空白吸光值和线性方程的影响。结果表明，各种影响因素从大到小的次序为过硫酸钾重结晶次数、消解时间、氢氧化钠和盐酸的用量。最优测定组合为：过硫酸钾重结晶2次、消解时间不少于40min 、氢氧化钠用量为12g 、不加盐酸。线性方程相关系数检验符合标准。关键词：总氮；过硫酸钾；空白吸光度；改进中图分类号：O661．1
文献标识码：A
文章编号：0439－8114（2013）19－4779-03
Improvement of Determination Method of Total Nitrogen in Water
ZHANG Li ，TIAN Liu ，ZHENG Hai－teng，FENG Zhi－jiang，LIU Wen ，DAI Jie
（College of Chemistry and Environmental Engineering ，Yangtze University ，Jingzhou 434023Hubei ，China ）
Abstract ：Problems such as high blank absorbance value ，poor linearity and low accuracy often arise in the determination of total nitrogen content of water．The impacts on the blank value and the linear equation were studied by orthogonal experi -ment ．Results indicated that the sequence of various influencing factors ranked from big to small was as follows ：times of re-crystallization for potassium persulfate ，digestion time ，dosage of sodium hydroxide and hydrochloric acid．The optimal experi-mental combination was as follows ：recrystallized potassium persulfate twice ，the time of digestion no less than 40min ，and the dosage of sodium hydroxide 12g without additional hydrochloric acid．Correlation coefficient of linear equation test ac-corded with standard．
Key words ：total nitrogen ；alkaline potassium persulfate ；blank absorbance ；improvement
收稿日期：2013－05－17
基金项目：国家自然科学基金项目（21173026）；国家大学生创新训练项目（[1**********]6）作者简介：张
利（1991－），女，河南驻马店人，在读本科生，研究方向为应用化学，（电话）[1**********]（电子信箱）964324537＠qq．com；
捷，教授，博士，主要从事水污染控制及化学生物学方面的研究，（电话）[1**********]（电子信箱）824373297＠qq．com。
通讯作者，戴
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含量差异大，柴胡皂苷A 则直接以原液进样，而黄芩苷需在稀释100倍后进样，故将二者分别检测。本试验结果表明采用HPLC 法测定“柴芩”注射液中柴胡皂苷A 和黄芩苷的含量，方法可行、灵敏度高、重现性好、结果可靠，可有效用于该制剂的质量控制。
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（责任编辑胡西洲）
4780湖北农业科学2013年
总氮是指水体中各种形态氮的总含量。水体中氮含量增加会造成微生物大量繁殖，大量消耗水中的溶解氧，浮游生物肆意生长也会使水质富营养化，导致水质恶化［1］。因此，总氮含量是影响水质的重要指标之一。目前测定总氮含量常用的方法是碱性过硫酸钾消解－紫外分光光度法［2］，但是在测定过程中会出现高空白值、低精确度等问题。虽然目前有很多学者对总氮测定方法做出了改进［3，4］，但是仍有一些可优化之处。紫外分光光度计对空白值的要求比较高，因此空白值与总氮测定结果的准确度、精密度有极大的关系。本研究主要对空白值的影响因素进行分析，用正交试验对过硫酸钾的重结晶次数、氢氧化钠和盐酸用量进行研究，寻求最优组合，使水中总氮的测定更简洁、精确和经济。
结晶次数［7］，根据碱性过硫酸钾和盐酸的综合影响设计一个混合型正交试验表L 16（2×43），通过相关系数来初步选出相关性好、准确度较高的参数。
表1数据表明，2号试验相关系数能达到0．999以上，而3号、4号相关系数却小于0．900，在重结晶次数相同的情况下，本应是消解时间越长越能达到要求，但数据结果却相反，这说明氢氧化钠的用量对测定结果有很大的影响；从表1中得16号试验的相关系数比15号的小，这说明17g 氢氧化钠的用量过多，30min 消解时间过短。比较相关系数初步得出结论：过硫酸钾要重结晶2～3次，氢氧化钠用量12g 或15g ，消解时间不小于40min 。由于紫外分光光度计对空白值的要求比较高，要求空白吸光度不大于0．03，所以影响总氮测定的主要因素是碱性过硫酸钾。
表1
编号
1
1．1
材料与方法
仪器与试剂
正交试验结果
消解时间（C ）//min
盐酸用量（D ）//mL
相关系数
UV－2450型紫外分光光度计（日本岛津公司）；XY－280B手提式不锈钢蒸汽消毒器（上海三申医疗
器械有限公司）；SHZ－D型循环水式真空泵（巩义予华仪器公司）；电热鼓风干燥箱（天津市华北实验仪器有限公司）。
碱性过硫酸钾：称取40．0g 过硫酸钾（分析纯，天津市福晨化学试剂厂）溶于600mL 水中，另取一定量的氢氧化钠（分析纯，天津市红岩试剂厂）溶于
重结晶次数NaOH 用量
（A ）
（B ）//g
[***********]41516k 1k 2k 3k 4极差
[**************]30.724150.992280.999640.996810.27549
[***********][**************].848070.993920.953800.917090.14585
[***********][**************].839690.999180.954120.919890.15949
[**************]00.933170.83023
0.394800.999170.819450.683180.997960.976910.996820.997440.999930.999940.999000.999680.999600.999650.999930.98806
300mL 水中，待冷却至室温后，混合上述两种溶液
并定容至1000mL ，存放于聚乙烯瓶中。
1．2试验原理
硝酸根离子在紫外线波长220nm 有特征性吸
收，而在275nm 基本没有吸收。在120～124℃下，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于220nm 和275nm 处分别测定吸光度A 220nm 和A 275nm 。总氮（以N 计）含量与校正吸光度呈正比：A ＝A 220nm －2A 275nm 。根据吸光度和含量的关系绘制标准曲线，从而测定水体中的含氮量。
1．3试验要求
0.10294
1）国标中要求氢氧化钠为优级纯，试验用水为
无氨水，但是研究表明，优级纯和分析纯氢氧化钠对试验测定值影响不大［5］；蒸馏水的测定效果与用无氨水的测定结果几乎相同［6］。
2．2消解时间的影响
消解时间长短代表着过硫酸钾消解是否完全。
随着消解时间增加，空白值变化如下：
如图1所示，随着消解时间的增加，空白值逐渐降低，在消解时间为30min 时，空白值接近0．12，可能是由于消解时间太短，导致过硫酸钾分解不彻底。在40min 时，空白值小于0．02，说明过硫酸钾分解完全，符合试验要求（40min 后空白值基本没有变化）。因此，消解时间应不小于40min 。
2）所用玻璃器皿先用1mol ／L 盐酸溶液浸洗，
然后用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗。
2
2．1
结果与分析
正交试验设计
影响总氮测定的主要因素是碱性过硫酸钾的
第19期张利等：水体中总氮测定方法的改进4781
0.120.100.080.060.040.02030
35
40
45t
//min
50
55
60
A
忽略不计。
2．5方程分析
对根据过硫酸钾重结晶2次，氢氧化钠用量12
g ，消解时间不低于40min 拟合出的线性方程y＝0.00381＋0.00996x 进行统计分析。
方程相关系数为0．99993，标准偏差为0．00367，概率P ＜0．0001，符合要求。
由相关系数检验表可知，当样本容量为6，即自
由度为4时，相关系数检验α＝0．01的临界值为
图1消解时间对空白值的影响
2．3过硫酸钾重结晶次数和氢氧化钠的用量对空由表2可知，12g 氢氧化钠用量最佳，由表1可
0．99000。由此可见，x 与y 有高度显著的线性关系。
所以相关系数检验符合标准。t 检验、F 检验和相关系数检验具有一致性［10］。
白值的影响
知，除了16号试验，过硫酸钾重结晶2次或者3次后的相关系数都大于0．9990，当氢氧化钠用量为
3
小结与讨论
1）分析纯的过硫酸钾含杂质较多，要重结晶两
10g 时，由于用量过少可能会导致过硫酸钾分解不完全，所以空白值偏高；当氢氧化钠用量大于12g
时，过量氢氧化钠会导致空白值偏高，并且氢氧化钠在220nm 处也会有少量吸收。故氢氧化钠用量为
次才能使空白值达到要求。消解时间至少要达到
40min ，否则分解不彻底，会严重影响测定结果。
2）氢氧化钠用量12g 为最宜。用量过少会导致
过硫酸钾分解不完全，造成空白值偏高；用量过多会造成大量的氢氧化钠剩余，残余氢氧化钠也会与空气中的二氧化碳反应，使溶液中碳酸根离子的浓度增加，使得在220nm 和275nm 处的吸光度增加［5］。
12g 最宜［8］。
表2
氢氧化钠用量和过硫酸钾重结晶次数对空白值的影响
过硫酸钾重结晶次数
氢氧化钠用量//g
2次0.0610.0190.0350.114
3次0.0550.0180.0290.111
10121517
3）当氢氧化钠用量为12g 时，消解后溶液中氢氧化钠剩余量仅为0．004mol ／L ，对空白值的影响可
以忽略不计，可以不加盐酸。
参考文献：
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2．4盐酸对总氮测定的影响
在正交试验过程中发现盐酸用量对测定结果
影响不大，从物料守恒分析［9］可得，盐酸的作用是提供氢离子中和剩余的氢氧化钠。试验中过硫酸钾用量40g ，氢氧化钠用量12g ，由以上物料关系可以得出最后水溶液大致呈中性，没有多余的氢氧化钠，不用加盐酸中和。
对过硫酸钾重结晶次数2次和3次，氢氧化钠用量12g ，加1mL 盐酸和不加盐酸的情况下测定加标回收率（表3）。由表3看出，无论重结晶次数是2次或3次还是加盐酸与否，加标回收率为96.02％～
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鹏，石
慧．碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水样
102.28％。盐酸在220nm 处有一定的吸光度，也会
造成空白值增加，所以不加盐酸所引起的误差可以
表3
处理
加标回收率结果
试样含量加标量测定值加标回收率
μg 10.0010.005.005.00
μg 20.5920.5910.2910.29
μg 30.5429.7715.2215.52
%99.7696.0299.28102.28
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2次重结晶不加盐酸2次重结晶加1mL 盐酸3次重结晶不加盐酸3次重结晶加1mL 盐酸
（责任编辑胡西洲）