废水水样中氨氮浓度的检测

废水水样中氨氮浓度的检测

孙张蕾

上海凯博环境能源计量检测中心(有限合伙)    身份证：310112198711263326

单位邮编：200240

摘 要：工业废水排放与水环境的污染已经成为了目前的热点问题，解决此类问题刻不容缓。本文基于国标检测废水中氨氮浓度，在查阅各种测定废水中氨氮含量的方法后，确定使用纳氏试剂分光光度法作为本次实验检测方法，并列出该方法的原理及注意事项，对上海市人民医院总院、分院，向明轴承，越川轴承水样进行检测并查询《污水综合排放标准》GB8979-1996后得出结论，其中上海市人民医院分院检测结果最好，越川轴承与向明轴承其次，都达到了一级标准，上海市人民医院总院检测结果严重超标，要进行整改处理后才可排放。

关键词：工业废水；氨氮；纳氏试剂分光光度法

1 引言

水是人类赖以生存的宝贵资源，但随着我国近年来经济高速发展，城市水环境不断恶化，水污染日益严重。由于工厂排放废水未严格管理，导致大量氨氮废水不断流入，致使河道、海洋中氨氮含量急剧升高，出现水体富营养化，造成海洋呈现赤潮现象。

氨氮是指水中以游离氨NH3和铵离子NH4+形式存在的氮。主要来源于人与动物的排泄物、生活污水、农用化肥、工业废水等，其中工业废水的管理尤为重要，虽然其排放量低，但危害极大，如不经处理流入自然水体中，将会造成水环境的巨大破坏。水中的氨氮盐含量在一定条件下可转化为亚硝酸盐含量。如果人长时间饮用这类水，水中的亚硝酸盐成分很可能与蛋白质结合，逐渐形成亚硝酸胺。最终变成一级强致癌物，极大地损害人体的健康。氨氮盐含量对土壤生物因子也很重要。可分为急性和慢性两个方面的影响。慢性咽炎氨氮盐指数系统文件丢失危害很大：严重的组织损伤，摄食量减少、生长停滞，外周组织间的氧气输送减少。水中的氨氮盐含量的变化，鱼可以非常敏锐地察觉到。当氨氮盐指数元素含量高时，鱼死亡。急性炎症氨氮盐指标系统文件的丢失危害很大：土壤生物表现出亢奋，在水中失去平衡，身体抽搐，更严重的会造成死亡。因此如何快速准确的分析废水中氨氮的浓度，为保护水环境，保障人体健康做技术支持，成为我们的任务之一。

氨氮盐指数检测方法常用的有纳氏分光光度法、次氯酸水杨酸比色法、电极法、滴定法、气液相对分子质量吸收光谱法等。本次化学实验采取使用纳氏分光光度法，其主要特点是操作非常容易和简单、十分灵敏，可测量水中的钙铁镁、含硫化合物、有色词、醛胺、浊度等干扰信号，那么也就需要提前做出处理。纳氏分光光度法测定水中氨氮盐含量时，应注意未知的储存时间、预处理形式、掩蔽剂、未知的反应时间及其妨碍因素，以及存在的问题和容易解决的问题。

排放出的污水的氨氮盐含量有四种不同类型：氨氮盐含量、有机氮、亚硝酸盐氮NO2-和硝酸盐氮NO3-，而一方面是天然和非行星地表水环境和深层地下水环境，亚硝酸盐NO3氮含量是主要的。鉴于没有氢氧化钠溶液和非金属无机氨，能够逐步形成氨氮盐含量高的垃圾渗滤液的一般情况。大多数情况下，pH值在中性以上的垃圾渗滤液中氨氮盐含量的氨氮盐来源一方面是非金属无机氨与氢氧化钠溶液的共同作用，另一方面垃圾渗滤液中氨氮盐含量是由非金属无机氨，在何种条件下pH 值应当需要呈碱性。水中氨氮盐含量的来源基本上体现在下述层面：是农村生活污水中普遍受微生物生长因素的含氮有机物、短链脂肪酸、某些垃圾渗滤液如电解垃圾渗滤液等。铝和甲醇制烯烃农药厂渗透过滤垃圾填埋场等，稻田排水管道。还需要关注的就是，在高强度的运动环境中，水中的亚硝酸盐含量也会被微生物的生长还原为氨。在有氧运动环境中，水中的氨也能够转化为亚硝酸盐含量，甚至继续转化为亚硝酸盐含量。

测定水中不同生命形式的氮化合物，可以协助我们更好的评估水生环境的污染，同时达到“自我净化”的目标。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 水样

采样点：向明轴承废水出口。越川滚针轴承废水排放口。上海市第一人民医院废水排放口。

2.1.2 实验用水及试剂

(1)无氢氧化钠溶液，在无氨环境下借助以下特定方法来进行制造。

①离子交换法。氯化钠溶液容国昌碱性物质阳离子交换树脂柱，在带磨口有机玻璃塞的玻璃瓶中也就可以收集各类流出液。每升出水加入10g丙烯酸树脂，方便进行保存。

②蒸馏法。加入0.1ml硫酸（ρ=1.84g/ml）在1000ml水中，然后进入到酒精发酵的环节，在有机玻璃蒸馏设备中进行重度酒精发酵，于是也就可以将前50ml馏出液弃除，继续收集约800ml馏出液于玻璃杯中。每升馏出液加10g强酸性阳离子交换树脂。

③去离子水器法。使用前立即选用市售的去离子水装置进行灌注。

(2)轻质氧化镁(MgO)

在没有氢氧化物的情况下，将氧化镁加热到500°C，那么也就可以将碳酸盐去除。

(3)盐酸，ρ(HCL)=1.18g/ml。

(4)纳氏试剂，能够在以下选项中选择具体的方法设置

①二氯化汞-碘化钾-氢氧化钾氢氧化钠溶液。

主要称了15.0g的氢氧化钾，在50 ml水溶解这部分物质，进行冷却操作，一直到达到室温的水平。

称取碘化钾5.0g，在10ml水中进行溶解，在搅拌下第一次向碘化钾溶液中加入二氯化汞白色粉末2.50g，至氢氧化钠溶液呈深黄色或浅红色。高速搅拌混合均匀，然后滴加饱和氯化汞溶液，当出现很少一部分品红色沉淀不再溶解时，也就不再继续滴加。

再次搅拌下，将迅速冷却的氢氧化钠氢氧化钾溶液缓慢加入上述二氯化汞和碘化钾的混合物中，稀释一直到100ml，避光保存24小时，将悬浮液倒入聚乙烯瓶中保存，盖紧的时候，塞子所选用的材料就是橡皮擦擦或聚乙烯塑料。避光保存，能够维持1个月的时间。

②碘化汞-碘化钾-氢氧化钠溶液

主要称了15.0g的氢氧化钾，在50 ml水溶解这部分物质，进行冷却操作，一直到达到室温的水平。

称取碘化汞10.0g，称取碘化钾5.0g，在10ml水中进行溶解，在搅拌下第一次向上述溶液中中加入这两者，接着进行稀释处理，一直到100ml这个水平，避光保存，能够维持一年的时间。

（5）酒石酸钾钠溶液，ρ=500g/L。

称取50.0g酒石酸钾钠溶于100ml水中，加热煮沸以驱除氨，充分冷却后稀释至100ml。

（6）硫代硫酸钠溶液，ρ=3.5g/L。

称取3.5g硫代硫酸钠溶于水中，稀释至1000ml。

（7）硫酸锌溶液，ρ=100g/L。

称取10g硫酸锌溶于水中，稀释至100ml。

（8）氢氧化钠溶液1，ρ=250g/L。

称取25g氢氧化钠溶于水中，稀释至100ml。

（9）氢氧化钠溶液2，c（NaOH）=1mol/L。

称取4g氢氧化钠溶于水中，稀释至100ml。

（10）盐酸溶液，c（HCl）=1mol/L。

量取8.5ml盐酸于适量水中用水稀释至100ml。

（11）硼酸溶液ρ=20g/L。

称取20g硼酸溶于水。稀释至1L.

（12）溴百里酚蓝指示剂ρ=0.5g/L。

称取0.05g溴百里酚蓝溶于50ml水中，加入10ml无水乙醇，用水稀释至100ml。

（13）淀粉-碘化钾试纸。

在烧杯中加入1.5克可溶性的淀粉，用一部分水调成粘稠状，然后将200毫升开水加入其中，搅拌混合均匀后放凉。加入0.50g碳酸钠以及0.50g碘化钾，再加一点水开始稀释，一直到250ml就可以停止。将条带浸泡在去离子水中后，风干并密封存放在棕色色罐中。

（14）氨氮标准溶液

①氨氮盐含量的一般标准是足量的氢氧化钠溶液，ρN=1000μg/L。

称取优质氯化铵3.8190g，溶解于100~105℃水中（静置2小时），移入1000ml实容量瓶中，然后一直等到水位达到标线，那么就完成稀释，在2℃到5℃可以维持1个月。

②若以氨氮盐值作为通用标准，氢氧化钠溶液，ρN=10μg/L。

取5.00ml氨氮盐含量充足的通用标准氢氧化钠溶液于500ml实际体积瓶中，稀释至刻度。通过采用前配置。

2.1.3 仪器和设备

(1)可见分光光度计：配20mm比色皿

(2)氨球氨氮盐指数酒精发酵控制设备：其主要的构成部分有以下几种，导管、500mlKaiser分液漏斗、直接干式过滤器、氮气球。干式过滤器的末端可连接一些必须为实际长度的滴管，使出口前端浸没在吸收液面内。还予以500毫升蒸馏瓶。

2.2 实验方法及原理

2.2.1 实验原理

氨氮盐指数，以氨或铵离子的特定形式存在的离子化合物，与纳氏试剂反应生成淡红色巧克力色氢氧化物。氢氧化物的荧光强度与氨氮盐指标元素含量有密切关联。与420nm不同波长的荧光强度成正比。

2.2.2 干扰及消除

当液体中含有重金属离子/矿物元素/悬浮物和其他金属离子/含硫化合物和有机化合物时，会逐步形成干扰信号。当含有此类有机化合物时，一定要进行适当处理以消除对测量的效果。

一旦有余氯遗留在样品中，可加入充足的硫代硫酸钠溶液，接着进行去除，并用马铃薯淀粉-碘化钾试纸检测重金属离子能否完全去除。显色时加入适量的酒石酸钾钠和氢氧化钠溶液，能够消除矿物元素等金属离子的干扰信号。如果清澈的液体浑浊或有颜色，可采取使用预醇发酵或絮凝沉淀等方法处理。

2.2.3 样品处理方法

（1）样品的采集与保存

在聚乙烯或玻璃瓶中收集透明液体，一定要立刻进行分析。一旦要进行保存，应加入硫酸，使液体硫酸透明至pH处在2以下，在2～5℃可保存7天。

（2）样品的预处理

①去除余氯：若检测样品中含有重金属离子，可加入适量硫代硫酸钠溶液去除。加入0.5毫升可去除0.25毫克重金属离子。用马铃薯淀粉-碘化钾试纸测试能否去除重金属离子。

②絮凝沉淀：100ml供试品中加入1ml硫酸锌溶液和0.1～0.2ml碳酸钠溶液，调节pH值至10.5左右，混匀，静置，倒悬液供特异性分析。必要时用去离子水中低速用水冲洗，去除水中杂质，弃去20ml碳酸氢钠溶液，絮凝沉淀后离心。

③预蒸馏：取50ml硼酸溶液至接收瓶中，这也是为了保障干燥过滤器出口低于硼酸溶液液面。取250ml供试品，转移至分液漏斗中，加入溴百里酚蓝硫代硫酸钠数滴。如果有需要的话，我们可以用下述液体来调节PH数值，主要是碳酸钠溶液或盐酸溶液，pH的数值范围就是6.0至7.4，加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠，立即接通氮气灯和干燥过滤器。加热酒精发酵，使其有着10ml/min左右的馏出速度。当馏出液最终由200ml时，不再继续操作，加水定容至250ml。

2.2.4 分析步骤

（1）校准曲线

将0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml氨氮盐指数分别加入8个50 ml比色管中，同时还需要加入1.0ml酒石酸钾钠氢氧化钠溶液，搅拌均匀，然后加入二氯化钾-碘化钾-氢氧化钾1.5ml氢氧化钠溶液或碘化汞溶液-碘化钾-碳酸钠1.0ml搅拌均匀。静置10分钟的时间以后，在420nm不同波长下，通过采用20mm比色皿，以水为参照物，直接测定荧光强度。

纵坐标就是进行空白校正后所得到的吸光度，以其与之匹配的氯化铵元素含量（100μ）为坐标原点，然后就可以得到校正曲线。

注意：10mm比色皿也可参照结合氢离子浓度结合待测样品质量来选择。

（2）样品测定

①做好清液清洗：再取50ml，依据与单曲线自动校准相同的具体操作步骤直接测定荧光强度。

②含有重金属离子或色饱和度干扰信号的清液：取50ml预处理的清液。如果清液中氢离子浓度超过2mg/L，则应少取清液。长方体体积参照结合与曲线自动校准完全相同的特定操作步骤直接测量荧光强度。

注：经酒精发酵或酸性条件下煮沸预处理的澄清液体，应加入不定量的碳酸钠溶液

2，使澄清液体呈中性。应当需要用水稀释至50ml，然后按自动校准曲线，步骤与直接测量荧光强度完全相同。

2.2.5空白实验

应当需要用水代替清液，如何依据与测试样品相同的具体操作步骤进行处理和测量。

2.2.6结果计算

氢离子浓度参照结合以下选项中的二元线性方程计算：

2.2.7准确度和精密度

从某种角度看来，这对于氨氮盐指数为1.21mg/L的缓冲液，重复性限为0.028mg/L，再现性限为0.075mg/L，回收率为94%~104%。

从某种角度看来，这对于氨氮盐含量为1.47mg/L的缓冲液，重复性限为0.024mg/L，再现性限为0.066mg/L，回收率为95%~105%。

当透明液体立方体的体积为50ml，采取使用20mm比色皿时，本具体方法的相对标准偏差为0.025mg/L，测定上下限均为0.10mg/L，上限为测定为2.0mg/L，均以N计。

3 结果与分析

3.1 实验结果

表1 各点水样氨氮含量

表2 氨氮的标准曲线

3.2 实验分析

在这个化学实验中，应当需要注意的地方很多。要不然地话，就会造成测量误差。核酸检测采样点不同造成的测试样本测量误差，也是化学实验具体过程中管理不规范造成的。例如，在曝气生物滤池中，去离子水中含有一定量的可溶性亚硫酸钠，半定量去离子水中的元素含量高于定性滤纸。水中杂质建议选用定性滤纸。一般情况是100ml()多次少量冲洗不用氢氧化钠溶液，于是也就能降低或避免引入去离子水的测量精度。

要想达到这样的效果，一定要保证纳氏试剂有不错的显色性，配制时一定要仔细控制加入的二氯化汞额含量，直至重金属元素二碘化紫氢氧化铁不再能加入为止。被解散。按照以下的比例来使用二氯化汞和碘化钾，从而配备配制100ml纳氏试剂,具体的比例数值就是2.3：5。制备时为了能够加快反应速度和节省制备时间，可在加热过程中在较高温度下进行，这也就是为了避免二碘化汞的氢氧化紫铁提前15天出现。

当透明液体中含有各式各样的金属离子、悬浮物硫化合物和有机化合物时，会逐步形成干扰信号。但一般情况下，透明液体应当需要通过絮凝、沉淀和去除余氯处理。避免影响到测定的效果。

去离子水含有不确定量的可溶性亚硫酸钠，半定量去离子水中的元素含量高于定性滤纸，但一般都会用到定性滤纸，水中的杂质用清水漂洗少量氢氧化钠溶液多次。100ml（），那么这也能够降低或避免去离子水引入的测量精度。

本次实验对上海市人民医院总院、分院，向明轴承，越川轴承水样进行检测并查询《污水综合排放标准》GB8979-1996后得出结论，其中上海市人民医院分院检测结果最好，越川轴承与向明轴承其次，都达到了一级标准，上海市人民医院总院检测结果严重超标，要进行整改处理后才可排放。

4 讨论

环境污染等问题在国内形势严峻，随着时间的推移，人们的生活得到了改善，交通出行所引发的种种问题也开始凸显，其中一个较为重要的就是摩托车、电动车也越来越多。大量的家用轿车和各种特定型号的面包车等主要车辆也被排放到流动的空气中。不一定含有氨的汽车尾气排放物。热电厂、农药厂、化肥厂和其他石化厂排放的氨氮盐指数的二氧化碳气体、空气中的粉尘和白烟对环境造成污染。这些二氧化碳气体中的氨溶解在水中，会逐渐形成氨氮盐指数，污染水体。城市污水处理厂蔬菜、水果、食物残渣等含氮有机化合物在微生物生长分解、作物生长和磷酸二氢钾选用的具体过程中，可逐步形成氨氮盐指数。氨氮盐指数，随着时间的推移，污水排入较大城市的生活污水处理厂或排入水环境。氨氮盐指数也会造成非常大的危害，对水环境造成化学污染。鱼死亡后，还会逐渐形成亚硝酸盐含量，妨碍人体健康。因此做好废水中氨氮浓度的检测、处理工作，是极其重要的，必须给予重视。如今解决水中氨氮问题的根本办法是控制水源污染，但在控制污染力不从心的情况下，只能加强污水处理厂的去污能力，生物法预处理技术是目前解决水中氨氮问题最有效的办法。

参考文献

[1]刘达峰,李丽丽. 工业废水化学成分检测方法优化措施[J]. 山西化工,2023,43(04):51-53.

[2]施海霞,陈志强. 一种高氨氮废水处理新工艺的试验[J]. 纯碱工业,2023,(02):12-14.

[3]杨婧. pH值对废水中氨氮监测结果的影响探究[J]. 山西化工,2023,43(02):185-186.

[4]丁晶,樊浩君,关淑妍,李哲煜,王鹏. 一体化自循环蒸馏装置制备与氨氮检测性能分析[J]. 吉林师范大学学报(自然科学版),2023,44(01):1-5.

[5]邢振海,黄代城,叶朝升. 制浆造纸废水氨氮检测纳氏试剂法探讨[J]. 山西化工,2022,42(09):35-37.

[6]梁宇雁. 蒸馏-离子色谱法测定废水中氨氮[J]. 广东化工,2022,49(21):234-236.

[7]李闻欣,岳明明. 三聚氰胺树脂鞣剂复鞣应用对复鞣废水处理的影响[J]. 中国皮革,2022,51(10):80-85.

[8]蔡维中,左陆珅. 一体式厌氧氨氧化工艺处理稀土废水脱氮性能的研究[J]. 化工安全与环境,2022,35(31):15-18.

[9]王还喜,许云华,蔡小龙,刘建勃,郭磊,黄靖雯. 新型化学沉淀法处理兰炭废水中有机物的关键技术[J]. 山东化工,2022,51(15):217-220.

[10]张浩,曾瑜昕,崔骏,裴元生. 运用BDD电极优化废水中氨氮的直接电化学检测方法[J]. 环境工程学报,2021,15(12):4067-4076.

[11]黄宇杰. 水中氨氮现场快速测定研究[J]. 绿色科技,2021,23(08):55-56.

[12]石瑞卿. 废水中氨氮测定结果异常现象的分析[J]. 环境与发展,2020,32(09):121+130.京:社,

撰写日期：2023-5

1