QC8500型流动注射分析仪测定水中总氮的研究

【摘 要】随着城市工业的不断发展，工业水污染事件频繁发生，水环境日益恶化，对水质监测工作的要求越来越高，因此，检测水中总氮是衡量水质的重要指标之一。流动注射分析具有分析速度快、精密度高的特点，近年来在水质监测中广泛应用。本针对QC8500型流动注射分析法测定水中总氮进行了研究。

【关键词】QC8500型流动注射分析；总氮；测定

流动注射分析是1975年由丹麦学者Ruzicka和H ansen 提出的一种分析技术。该技术采用将一定体积的试样注入到无气泡间隔的流动试剂（载流）中的办法，保证混合过程与反应时间的高度重现性， 在非平衡状态下高效率地完成试样的在线处理与测定， 从而使非平衡条件下的分析化学成为可能。笔者利用在线过硫酸钾/紫外消解和流动注射分析等技术，将水中有机氮和各种无机氮化合物氧化为硝酸盐，通过镀铜的镉柱还原为亚硝酸盐，再应用测定亚硝酸盐氮在波长540nm处吸光度与水中TN含量成正比，建立了快速测定水中总氮TN的分析方法。

1.材料与方法

1.1 仪器

QC8500型流动注射分析仪（美国LACHAT公司），包括总氮化学反应模块、自动进样器、化学分析单元、比色检测单元、数据处理单元。根据需要，可配置自动稀释器。

1.2 分析原理与流程

利用在线过硫酸钾/紫外消解方法，水样经95℃高温，其中含氮化合物氧化为硝酸根，并经镉柱还原为亚硝酸根，在酸性条件下，亚硝酸根与磺胺产生重氮化反应，生成的重氮离子与盐酸萘乙二胺结合产生紫红色染料，在540nm处比色测定。

1.3 参数设定

泵速35r/min；周期时间90s；峰基线宽度69s；注入到峰的起始时间15s；进样针清洗的最小时间19s；进样针在样品内的时间60s；装载周期30s；注入周期60s；样品到阀时间230s；滤光片波长540nm。

1.4 试剂的制备

试验用水：无氨水。消解溶液：称取49.0g过硫酸钾、10.0g十水四硼酸钠溶解后，用水稀释至1L。四硼酸钠缓冲溶液：称取25.0g十水四硼酸钠溶于900ml水中，用NaOH调节溶液pH至9.0，定容至1L。氯化铵缓冲溶液：称取85.0g氯化铵、1.0g二水乙二胺四乙酸二钠溶解后，用水稀释至1L，用NaOH溶液调节溶液pH至8.5。显色剂：100ml磷酸倒入适量水中，加入40.0g磺胺和1.0g盐酸萘乙二胺，溶解后用水稀释至1L。硝酸钾标准溶液：称取7.2180g优级纯硝酸钾[（105±5）℃下干燥3h]溶于水，定容至1L，此溶液含氮1000mg/L，临用前用水逐级稀释成氮标准使用液。载液：无氨水。以上试剂均为分析纯。除标准溶液外，其他溶液和试验用水均用氦气脱气1min或用超声波脱气30min，以防形成气泡。

1.5 样品的预处理

样品中含有少量固体或悬浮物（颗粒直径>100μm）时，如果这些颗粒物没有完全进入紫外消解单元，TN分析结果会偏低。可以通过在取样前充分摇匀样品，或通过均质机减小颗粒物的大小，以获得具有代表性的试样来减少这种误差。

1.6 试验步骤

根据仪器规定顺序开机后，调好各测试参数，所有试剂管路泵入水，检查整个分析流路的密闭性及液体流动的顺畅性。等基线走稳后（约15min），系统开始泵入试剂，等基线再次走稳且加热器到达125℃后，开始水样测试。

2.结果与分析

2.1 样品pH对测定的影响

用浓度为4.00mg/L的TN标准溶液，进行了pH干扰试验。结果表明，水样最佳pH的范围是1.0～12.0，当pH12.0时，产生正干扰。因此，待测水样的pH应控制在1.0～12.0。

2.2 室温对显色的影响

由于分析是一个动态过程，环境温度的变化对分析结果可能产生较大影响。分别将仪器置于10、15、20、25、30℃的环境中，用浓度为5.00mg/L的TN标准溶液测定，结果表明，测得的峰面积分别为18.1、20.7、22.9、23.7和24.1。说明温度在20℃以上时，测定值趋于稳定。因此，环境温度应在25℃左右，以获得最佳结果。

2.3 镉柱还原效率对测定的影响

由于测试过程中将含氮化合物氧化为硝酸根，并经镉柱还原为亚硝酸根后再测定，镉柱还原效率的稳定性将直接影响测定结果。研究发现，可通过颜色检查来确定镉柱是否需要更换。正常情况下，镉柱的颜色应该是黑色或深灰色，当镉柱进样端颜色变银灰色或发现有白色沉淀物，且长度超过0.5cm时，须更换镉柱。

2.4 干扰试验

采用水样中常见的离子进行干扰试验，结果如下：100mg/L的Cu2+无干扰，Fe3+≥150mg/L时产生负干扰，Cr6+≥100mg/L时产生正干扰，Cl-无明显干扰。有机物干扰试验结果：间苯二酚浓度≥350mg/L时对测定有显著负干扰，邻苯二甲酸氢钾浓度≥4000mg/L时有显著负干扰，高浓度有机废水的CODCr≤2000mg/L时对测定无干扰，CODCr>2000mg/L时对部分样品产生负干扰。因此，测试方法对常见离子和有机物的抗干扰能力均较强。

2.5 标准曲线的绘制及方法检出限

TN标准溶液的质量浓度分别为0、0.20、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00mg/L，在设定试验条件下，在线消解并测定，线性相关良好。按上述测定步骤，对浓度为估计方法检出限值2～5倍的样品进行7次平行测定，计算测量结果的标准偏差为0.0049mg/L。根据EPA的检出限定义：MDL=t（n-1，0.99）・S，其中，t（n-1，0.99）为置信度为99%和自由度为n-1时的t值，n为重复分析的样品数，连续分析7个样品，在99%的置信区间，t（6，0.99）=3.143，计算出标准检出限为0.015mg/L。

2.6 精密度试验

对TN含量为0.100、0.200、0.250mg/L的标准样品进行了6次测定，其结果见表1。结果表明，测试的相对标准差为1.6%～4.2%，精密度良好。

表1 精密度的测定结果 mg/L

2.7 准确度试验

采用国家环境保护总局标准样品研究所的TN标准样品[No.203220、No.203218和No.203219，TN浓度分别为（0.505±0.062）、（1.22±0.09）和（2.99±0.16）mg/L]进行测定，以检验测试的准确性，测定结果如表2所示。3种不同浓度的标样测定值均在保证值范围之内，说明测试的准确性较好。

表2 国家TN有证标准物质浓度的测定 mg/L

2.8 水样的加标回收测定

对3种不同类型的实际样品（地表水、生活污水、工业废水）进行加标回收测定。结果表明，3种不同类型的实际样品加标回收率分别为106.2%、98.5%和108.0%，测试的回收率良好。

2.9 方法的适用性分析

选用含有不同悬浮固体（SS）含量的各种类型实际废水水样，采用流动注射法和国标法（GB/T11894-1989）分别测定。试验结果表明，对于地表水及SS含量较少的废水样品，FIA在线测定TN与国标方法的相对误差

表3 两种分析方法对比

3.结论

QC8500型流动注射分析仪是一种用途广泛的现代化分析仪器，可以实现自动化在线检测，避免人工操作的不确定因素。通过实验表明，FIA用于常规环境分析具有启动和关机快速，水样的消解、显色和检测都在“在线”条件下完成，检测的自动化程度高等特点，尤其适用于大批量环境样品的分析。

参考文献：

[1] 潘玲，流动注射法测定水中总氮的不确定度[J]广东化工.2010年11期

[2] 李建民；刘胜玉；刘珩；流动注射分析仪及总氮的流动注射分析法简介[J]；人江；2006年06期