纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮的相关问题研究
刘美福
（东莞市万江自来水厂，广东 东莞 523000）
摘 要： 介绍了纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮含量的实验方法和实验步骤，通过对此试验方法易产生影响的因素进行分析，指出了一些需要注意的问题，并提出相应的改进措施，以更准确地测定氨氮含量。
关键词：纳氏试剂分光光度法；氨氮；水质检测
1 前言
氨氮在水及废水监测中占有重要地位，是废水处理效果控制及地表水水质评价的重要指标。测定水中的氨氮，有助于评价水体被污染和“自净”状况。氨氮的测定方法通常有纳氏试剂分光光度法、吹脱-电导法、氨气敏电极法、离子选择性电极法、氨氮分析仪、流动注射法色谱仪法、凯氏定氮仪法、酶法等。其中，纳氏试剂分光光度法是环境监测首选方法，也是氨氮测定的国家标准方法，具有较高的灵敏度，且简便快速。但纳氏试剂配制较为复杂，而且所用的试剂中含有毒化合物，会对环境造成一定的污染，废水中钙、镁等金属离子、硫化物、醛和酮类、颜色及浊度等也会干扰测定，需做相应的预处理，操作繁琐复杂。因此，有必要对其检测过程中相关问题进行分析研究，以求更加准确地测定水体中的氨氮含量。
2 水体检测实验
2.1 实验原理
纳氏试剂分光光度法的原理是：以铵离子和游离态的氨等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，符合朗伯－比尔定律，于波长 420nm处测量吸光度。
2.2 实验试剂
配制试剂用水均应为无氨水。
2.2.1 纳氏试剂。其制备方法一般有两种：
方法一：称取 16g 氢氧化钠，溶于 50mL 纯水中，充分冷却至室温。另称取7g碘化钾和 10g 碘化汞(HgI2)溶于少量纯水中，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中。用纯水稀释至100mL，贮于聚乙烯瓶中，密封保存。
方法二：称取 20g 碘化钾溶于约 25mL 纯水中，边搅拌边分次少量加入二氯化汞(HgCl2)结晶粉末（约 10g），至出现朱红色沉淀不易溶解时，改为滴加饱和二氯化汞溶液，并充分搅拌，当出现微量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加氯化汞溶液。另称取 60g 氢氧化钾溶于纯水中，并稀释至 250mL，冷却至室温后，将上述溶液徐徐注入氢氧化钾溶液中，用纯水稀释至 400mL，混匀。静置过夜，将上清液移入聚乙烯瓶中，密塞保存。
2.2.2 铵标准贮备溶液。称取 3.819g 经 100℃干燥过的优级纯氯化铵(G.R.)溶于纯水中，移入1000mL 容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00mg 氨氮。
2.2.3 铵标准使用溶液。移取 5.00mL 铵标准贮备溶液于 500mL 容量瓶中，用纯水稀释至标线，此溶液每毫升含0.010mg 氨氮。
2.2.4 酒石酸钾钠溶液。称取 50g 酒石酸钾钠(KNaC4H4O6·4H2O)溶于 100mL 纯水中，加热煮沸以除去氨，放冷，定容至100mL。
2.3 仪器设备
①全玻璃蒸馏器：1000mL；②具塞比色管：50mL；③分光光度计；④电子天平。
2.4 实验过程
2.4.1 标准曲线的绘制
吸取 0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00 和 10.0mL 铵标准使用液于 50mL比色管中，加纯水至标线，加1.0mL 酒石酸钾钠溶液，混匀。加 1.0mL 纳氏试剂，混匀。放置 10分钟后，在波长420nm处，用光程10mm 比色皿，以水为参比，测定吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度[2]。
2.4.2 水样的测定
由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从校准曲线上查得氨氮含量(mg)。
氨氮(N，mg/L)=m/V×1000
式中：m为由校准曲线查得的氨氮含量/mg；V为水样体积/mL。
3 实验中需要注意的相关问题
3.1 实验用水
3.1.1 无氨水的制备。本实验用水应为无氨水，无氨水制备有两方种法：
蒸馏法：在 1000mL 蒸馏水中，加入 0.10mL 硫酸(ρ=1.84g/mL)，在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去前 50mL 馏出液，然后将馏出液收集在带有玻塞的玻璃瓶中。根据个人经验，仅仅弃去前50mL馏出液是不够的。如果蒸馏1000mL 的无氨水，先蒸出的 200mL 馏出液都应弃去，最后蒸出的 200mL 馏出液也要弃去，只保留中间蒸出的无氨水待用。否则，所得无氨水的空白值往往不如普通蒸馏水的空白值低。
离子交换法：将蒸馏水通过一个强酸型阳离子交换树脂（氢型）柱，流出液收集在带有密封玻璃盖的玻璃瓶中。
要注意无氨水一定要密闭保存，防止空气中的氨溶于水或其他污染。
3.2 纳氏实际配制与存放的注意事项
3.2.1 配制。两种纳氏试剂的配制方法都能产生显色基团[HgI4]2-，第一种配制方法简便快捷，第二种配制方法复杂、讲求技巧、经验。我们化验室常用第一种方法配制。第二种配制方法关键在于把握HgCl2的加入量，这决定着获得显色基团含量的多少，进而影响方法的灵敏度。但方法未给出 HgCl2的确切用量，需要根据试剂配制过程中的现象加以判断，经验性强，因而较难把握。在实际配制过程中，HgCl2一般溶解较慢，为加快反应速度，节省反应时间，可将 HgCl2溶于 50mL 无氨水中再缓慢加入到 KI 溶液中，并在低温加热中进行配制，可防止 HgI2红色沉淀提前出现，以此比例配制的纳氏试剂经多次实验检验，灵敏度均能达到实验要求[3]。
3.2.2 存放。用聚乙烯塑料瓶所盛的纳氏试剂，贮存 24 个月试剂仍澄清，瓶底只有很少量的微红色沉淀物存在。而用棕色玻璃瓶贮存配制的纳氏试剂约2个月后，瓶底出现松散的棕褐色片状沉淀物。瓶壁出现附着的棕褐色块状环，随着时间推移沉淀物越来越多。6个月左右，瓶底棕褐色沉淀物约0.6cm 厚，瓶壁布满棕褐色块状环。贮于聚乙烯塑料瓶与棕色玻璃瓶两种容器24个月后的纳氏试剂，分别对氨氮标准样品进行测定，结果表明，贮于聚乙烯塑料瓶的纳氏试剂测定值符合要求[3]。
3.3 水样中物质的影响
水样带颜色或混浊，含有其它一些干扰物质时，会影响氨氮的测定。在实验中需对水样进行预处理，对较清洁的水，可采用絮凝沉淀法；对工业废水或严重污染的水，则用蒸馏法消除干扰。此外，有机废水在酸性条件下，由于有机物的分解，有机氮转化为氨氮，致使氨氮的测定结果，随放置时间的延长而变大，因此，采样后应尽可能快的测定。无机废水在酸性条件下，氨氮转化为亚硝酸盐氨和酸盐氨的速度较缓，其保存数日对测定结果影响不大。对于地表水样，当水样加硫酸酸化至pH≤2，在室温条件下，放置半个月比较稳定[2]。
3.4 滤纸的影响
在实验中需要将水样通过滤纸过滤进行水样的预处理，滤纸中一般都含有铵盐，这是因为造纸工艺多采用铵法造纸，铵盐会残留滤纸中。有实验表明，通过对滤纸的洗涤次数的增加，吸光度呈下降趋势。因此在实验中应少量多次淋洗滤纸，以降低滤纸对测定的影响[2]。
3.5 反应条件的控制
3.5.1 显色时间的控制。氨氮的纳氏试剂比色法，其方法简单、快速，准确度高，但方法的准确度受显色时间的影响较大，因而对显色时间的控制就非常重要。而且在实际的分析工作中，经常由于各种原因致使比色时间延后，因此确定合理的显色时间范围显得很重要。在室温 20℃下，显色时间不足10 分钟，溶液显色不完全，吸光度随显色时间的增加而增大；显色时间在10～30分钟，吸光度几乎无变化，显色较稳定。因此显色时间应在10～30分钟之间，一般选择20分钟左右为宜。
3.5.2 显色温度的控制。温度影响纳氏试剂与氨氮反应的速度，进而影响测定结果。因此试验采用在室温 5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃时测定，选择显色时间 10 分钟，温度 5～15℃之间，显色不完全；温度在 20～25℃，显色较完全；当温度高于30℃，吸光度略降低。因此，控制实验室温度在 20～25℃之间为好。在实验室温度较低的情况下，也可选择通过适当延长显色时间的办法来提高方法的灵敏度，但显色时间不宜超过30分钟。
3.5.3 pH 控制范围。显色体系的 pH 对显色程度有显著影响，进而影响分析结果的准确性。加入纳氏试剂后溶液显色的pH值适宜范围为11.8～12.4，pH 值低于 11.8，反应向反方向进行，产生 HgI2红色沉淀，pH值高于 12.4，溶液中产生大量NH2HgIO，溶液变浑而无法比色。对于同一个水样，改变其 pH 值，加入 1.2mL 纳氏试剂，显色 20 分钟后测定其吸光度，pH 在 7 左右时吸光值较高。因此水样在保存运输的过程中加酸酸化后，在样品显色之前要将其pH调至中性[4]。
4 结论
应用纳氏试剂分光光度法测定水和废水中氨氮含量，具有成本低、操作简单、准确性高等特点，但受试剂纯度、环境条件、试剂配制、实验条件、试验操作人员等的干扰因素颇多。因此，在测定水中氨氮的实验过程中，必须注意实验用水、实验试剂、水体中物质的影响及滤纸的影响，按照要求合理地控制反应条件，避免新的影响因素，才能得到准确可靠的实验数据。
参考文献
[1]水和废水监测分析方法[M].第 4 版.北京:中国环境科学出版社，2002.
[2]高春燕.纳氏试剂比色法测定水中氨氮的影响因素分析[J].环境科学导刊.2010，29(5):92-94.
[3]王婷，曹磊，薛明霞.纳氏试剂分光光度法测定氨氮中常见问题与解决办法[J].分析实验室.2008，12:346-349.
[4]邓鹂，顾晓燕，陈静，等.纳氏试剂分光光度法测定氨氮的质量控制[J].广州化工，2011，39(19):84-87.
来源：中国化学试剂网
