水洗羽毛废水中氨氮含量的测定研究

摘要：采用水杨酸分光光度法测定水洗羽毛废水中的氨氮含量。讨论了pH、水样存放时间等因素对测定结果的影响，并根据实验结果得出了羽毛洗净时洗涤废水的氨氮值，为制定羽毛洗净标准提供了参考。结果表明：在氨氮含量为0.7231 mg/L时对应羽毛批次已洗净，pH值对测定结果影响较大。

关键词：羽毛；氨氮；水杨酸分光光度法

中图分类号：0 652.1；0 657.32

文献标志码：A

文章编号：0367-6358（2015）06-0322-04

氨氮（N-NH3）是指水中以游离氨和铵离子形式存在的氮，主要来源于含氮有机物受微生物作用的分解产物。由于禽类生长环境复杂，羽毛结构蓬松，在生产运输过程中易沾染含氮有机物和微生物，所以在羽毛原料中含有较多氨氮。羽毛在洗涤过程中会将表面沾染的含氮有机物和微生物脱去，因此可以通过水洗羽毛废水中的氨氮含量来判定羽毛是否洗净。

目前文献报道测量水中氨氮含量的方法主要有分光光度法、电化学分析法、仪器分析法和酶法等。其中分光光度法操作简便，是水中氨氮检测的最常用方法，也是国家环境保护标准中推荐的方法之一，包括纳氏试剂法、水杨酸分光光度法、苯酚一次氯酸盐光度法等。纳氏试剂法中干扰离子多，灵敏度不高且汞盐有毒性，水杨酸分光光度法与苯酚一次氯酸盐光度法相比，水杨酸在苯环上引入了羧基，提高了显色化合物的溶解度及灵敏度，同时也避免了苯酚的污染。

本文主要以水洗鸭毛废水为例，采用水杨酸分光光度法测量其中的氨氮含量，通过实验室测定，同时考察测量中的各个环节，从而拟定更合适易用的测量方案，测出鸭毛洗净时废水中的氨氮值，为制定出羽毛洗净废水中氨氮含量标准做参考。

1 实验

1.1 实验原理

水杨酸分光光度法利用NH+4与次氯酸盐Ber-thelot反应生成水溶性染料靛酚蓝，其颜色深浅与溶液中NH+4含量有关。靛酚蓝在697.5nm处有最大吸收峰，由于Berthelot反应较复杂，水样中未知因素较多，所以最大吸收峰的位置会受溶液pH，氨氮浓度等轻微影响，约±3nm。实验结果表明：以试剂空白作参比，最大吸收波长出现在697.5nm处。因此可用分光光度计在697.5nm处定量检测水样中氨氮含量。

反应机理：

1.2 实验过程

1.2.1 仪器与试剂

氯化铵（天津博迪化工股份有限公司，AR）；水杨酸（天津博迪化工股份有限公司，CP）；次氯酸钠溶液（上海凌峰化学试剂有限公司，CP）；酒石酸钾钠（天津博迪化工股份有限公司，CP）；NaOH（北京化工厂，AR）；亚硝基铁氰化钠（吴江市青云精细化工厂，AR）；溴百里酚蓝（天津市天新精细化工厂，AR）；水洗羽毛废水（安徽三祥羽毛有限公司提供）；实验用水为二次蒸馏水，其他试剂未经过任何纯化处理。

紫外可见光分光光度计（TU-1901，北京普析通用仪器有限责任公司）；自动双重纯水蒸馏器（SZ-93A，上海亚荣生化仪器厂）；电子天平（FA2004N，上海菁海仪器有限公司）；普通恒温电热套（PTHW，巩义市予华仪器有限责任公司）。

1.2.2 试剂配制

显色剂：取12.5g水杨酸略烘干并研细后，加入25mL纯水搅拌至糊状，置于50℃～60℃水浴加热，加入10mL 2M NaOH搅拌至不再溶解，等溶液略微泛红再加入10mL 2M NaOH搅拌，重复此步骤直至加完40 L 2M NaOH，此时杯底有少量颗粒，溶液呈浅黄色，用玻璃棒压碎杯底少量沉淀后继续水浴加热并不断搅拌，至完全溶解后，离开水浴，加入12.5g酒石酸钾钠搅拌至完全溶解。冷却后定容至250mL，24h后未见析晶，沉淀。装瓶避光保存备用。

次氯酸钠使用液：测定次氯酸钠溶液有效氯的含量后，稀释至p（有效氯）=3.5g/L，再加入0.1MNaOH调节c（游离碱）=0.75mol/L（以NaOH计）。避光保存备用。

1.2.3 实验方法

1.2.3.1 标准曲线绘制

按下表制备标准系列。

将上述系列溶液分别加入到6支10mL比色管中并稀释至8.00mL，各加入1.00mL显色剂和0.10mL亚硝基铁氰化钠后混匀，再加0.10mL次氯酸钠使用液混匀，加水稀释至标线，摇匀。显色60min后，在697.5nm波长处，以水为参比测量吸光度，绘制标准曲线。

1.2.3.2 试样预处理

本实验所用水样在滤去羽毛碎屑等杂质后较清洁，各种干扰离子在酒石酸钾钠的掩蔽下对实验结果无干扰，无需通过蒸馏去除各种金属、盐离子。所以采用抽滤法对水样进行预处理。

将定性滤纸用纯水洗涤3～5次后浸于纯水中备用（除去滤纸中的痕量铵盐）。抽滤时在抽滤漏斗下方悬吊一支1OmL离心管，盖紧胶塞。用玻璃棒引流，使水样均匀缓慢通过抽滤漏斗，集满离心管后停止。取出后加盖置暗处避热源保存，1h内进行试样测定。

1.2.3.3 试样测定

取预处理的试样8.00mL于10mL比色管中。加入1.00mL显色剂和2滴亚硝基铁氰化钠，混匀。再滴人2滴次氯酸钠使用液并混匀，加水稀释至标线，充分混匀。显色60min后，在697.5nm处测量吸光度。

考虑到水样在预处理后仍有一定浊度，根据吸光度的加和性质，采取补偿校正。在测量试样吸光度时，另取一份同时预处理同批次的水样，仅将2滴次氯酸钠使用液改为2滴纯水，在分光光度计中测量吸光度，将测量值作为校正后的吸光度。

2 结果与讨论

本次实验以水洗鸭毛废水为试样，取样后在6h内完成氨氮含量测定。

2.1 标准曲线

按2.3.1中方法测定结果（见表2）。

线性拟合结果：y=0.1098x+0.0018（r2=0.9999）

2.2 试样测定结果

水样经1.2.3.2中方法预处理后，按1.2.3.3中步骤进行测定（见表3）。

由以上数据可以看出，随着水洗次数的增加，水洗羽毛废水中的氨氮含量逐渐减少。对最后两次羽毛样品参照文献进行相关质量检测（见表4）。

由表4可见，第5批次的水洗羽毛透明度（l%两项指标不符合要求，第6批次的水洗羽毛所有检测指标均符合要求。所以当水洗羽毛废水中氨氮含量≤0.7231mg/L（对本实验，洗涤6次以上）时，对应批次羽毛的质量符合要求，判定为已洗净。

2.3.3 水样存放时间

本实验所用水样为水洗白鸭毛废水，含较多微生物，属于有机氨氮废水，水样中的有机物会被微生物分解，在水样存放过程中氨氮含量会因微生物活动增加。对第6次试样的一周实验结果如下：

结果显示，水样存放过程中氨氮含量一直增加且增加速度渐缓，同时也观察到水样由白色浑浊变为暗红色浑浊。对此，分析如下：

本实验中水样在样品瓶中密封储存，阻断了空气与水样的接触，导致水中溶解氧在微生物的作用下含量降低，使其成为厌氧环境，反硝化细菌在厌氧环境下大量生长。反硝化细菌通过消耗水环境中的硝态氮和亚硝态氮，产生氨态氮。这种反应随硝态氮和亚硝态氮的减少和氨态氮的增加而减缓。这也是水样存放一段时间后由无臭转为强烈的刺激性气味的原因之一。

2.3.4

pH因素

氨氮在水环境有两种存在形式：游离氨和铵盐，在温度相同的情况下pH值决定了两者在水环境中的比值。pH值升高，游离氨的比值增加，反之，铵盐的比值增加。根据反应机理，pH对显色结果有影响（见图4）。

根据以上实验结果，在水样呈中性的情况下，加完试剂后待测液呈碱性（pH=11.7），正常显色；若显色体系pH偏小，则待测液发色很慢（60min后显色不完全）甚至不显色；若水样呈强碱性，待测液发色快，但显色不完全，吸光度偏低（见图5）。

3 结论

1.氨氮含量可作为羽毛洗净的指标之一，对本实验当水样氨氮含量小于等于0.7231mg/L时，可判定羽毛已洗净。

2.水样的存放时间对测定结果有影响，采样后应尽快分析。

3.水样的pH偏大或偏小对测定结果都有影响，pH=11.7（±0.5）为显色完全、稳定的酸度范围。