离子色谱法测定工业废水中氨氮含量

姚蓉

摘  要：对采用离子色谱法测定工业废水中的氨氮含量展开了探讨，通过具体的实验分析，对实验原理和仪器、试剂等作了系统的概述，并对实验结果进行了分析、讨论，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。

关键词：离子色谱法;工业废水;氨氮含量;水污染

中图分类号：X832                文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.117

所谓“离子色谱法”，就是将改进后的电导检测器安装在离子交换树脂柱的后面，以连续检测色谱分离离子的方法。氨氮是水体中的营养素，可导致水体富营养化，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类和某些水生生物有害。因此，在工业废水中，测定氨氮含量再进行排放是一项非常重要的工作。基于此，本文就离子色谱法测定工业废水中的氨氮含量进行了探讨。

1  实验部分

1.1  实验原理

氨氮主要以游离氨和铵盐的形式存在于水中，两者的组成比例取决于水的pH值和水温——pH值越高，游离氨比例越高;反之，铵盐比例高。而水温则相反。

采用离子色谱法测试水中的氨氮，流动相为酸性。样品不用调整pH，样品中的氨氮被全部转化成铵盐形式，样品通过色谱柱发生离子交换，待测离子进入检测器产生信号，在计算机色谱工作站中形成色谱峰，以出峰时间定性，以峰面积定量。

1.2  仪器和试剂

实验所需仪器主要有万通883非抑制型离子色谱仪、863型自动进样器、保护柱RP2、分离柱C4150、25 μL定量环和色谱工作站。吡啶二甲酸和硝酸均为优级，氨氮标准样品来自环境保护部标准样品研究所，试验使用的纯水电阻率为18.1 MΩ/cm。

1.3  色谱条件

仪器流动相为吡啶二甲酸和硝酸混合液（2 L水中加入3.4 mL物质的量浓度为1 mol/L的硝酸，234 mg吡啶二甲酸），流速为1 mL/min，无抑制，柱温保持25 ℃，进样量为25 μL，样品采集后保存于洁净的聚乙烯瓶中，进样前经过0.45 μm水系针头过滤器过滤。

2  实验结果和讨论

2.1  标准曲线

配置浓度为0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.8 mg/L、1.2 mg/L、1.6 mg/L、2 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、50 mg/L

的标准溶液，共计12个浓度点，经过0.45 μm水系针头过滤器过滤，然后自动进样分析。通过工作站软件，采用峰面积进行曲线的拟合，线性参数如表1所示，相关系数为0.999 999，如图1所示。

表1  标准曲线的相关参数

质量浓度/（mg·L-1）

峰面积/（μs·cm-1·min）

线性参数

0.1

0.033

0.2

0.072

0.4

0.127

0.8

0.247

1.2

0.369

Y=Ax+b

1.6

0.553

a=0.143

2.0

0.612

b=0.028 3

5

1.46

10

2.950

20

5.714

30

8.608

50

14.367

图1  标准曲线线性图

2.2  精密度和准确度

2.2.1  精密度

对环境标准样品研究所的氨氮标样200542（1.50±0.07）重复9次测定，氨氮保留时间在4.98～4.99 min之间，保留时间的RSD为0.1%，氨氮测定结果的RSD为1%. 标样分析结果统计如表2所示。

表2  标准样品测定结果统计表

项目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

RSD/%

时间/min

4.98

4.98

4.98

4.98

4.99

4.99

4.99

4.99

4.99

0.1

质量浓度/（mg·L-1）

1.52

1.50

1.51

1.52

1.52

1.49

1.49

1.50

1.53

1

2.2.2  准确度

表3  加标回收结果统计表

编号

加标前量/μg

加标后量/μg

回收率/%

RSD（批内）/%

样品1加标

202.0

102

样品1加标

100

201.0

101

1.2

样品1加标

199.2

99.2

样品1加标

199.8

100

样品2加标

603

101

样品2加标

300

599

99.6

1

样品2加标

601

101

样品2加标

597

99

样品3加标

1 197

99.5

样品3加标

600

1 199

99.8

0.8

样品3加标

1 202

101

样品3加标

1 194

99

加标试验使用氨氮标液，分别进行3次加标，每次加标测定4次，回收率结果如表3所示。对环境标准样品研究所的氨氮标样200542（1.50±0.07）进行测定，其测定结果均在标准值要求范围内，具体结果如表3所示。

2.3  定量范围

参考EPASW-846，测定9次空白加标试验，加标量为估计浓度的3～5倍。计算测定结果的标准偏差，采用98%的置信度，查临界值表t为2.896，方法的检出限为t值与标准偏差的乘积，方法的检测限为4倍的检出限，结果统计如表4所示。

表4  检出限统计结果表

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SD

检出根

检测根

质量

浓度

0.053

0.051

0.056

0.052

0.049

0.050

0.051

0.049

0.054

0.002

0.01

0.04

采用离子色谱法可直接对浓度在0.04～50 mg/L范围内的样品进行分析，操作简便，满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的二级最低标准要求（50 mg/L）。

2.4  钠氏试剂分光光度法和离子色谱法的比较

采集样品7组，分别采用《钠氏试剂分光光度法》和《离子色谱法》进行测定，结果统计如表5所示。

表5  样品测定结果统计表

序号

离子色谱法测定结果/（mg·L-1）

纳氏试剂分光光度法测定结果/（mg·L-1）

SD/%

1

37.50

40.40

3.7

2

33.10

35.50

3.5

3

1.86

1.88

0.5

4

33.20

34.10

1.3

5

12.70

13.50

3.1

6

44.20

43.50

0.8

7

23.20

22.80

0.9

分别对7组样品的测定结果对比、分析、统计，标准偏差范围为0.8%～3.7%，结果均满足质控小于5%的要求。因此，此方法可用于工业废水中氨氮的测定。

2.5  干扰及消除方法

样品中钠和铵质量比超过10 000∶1会影响分离，对此，可通过调整淋洗液浓度、采用梯度淋洗或加入调节剂来消除影响。对于样品中金属离子的干扰，可通过在分离柱前加装预处理柱消除干扰。样品在进样前，可通过0.45 μm水系针头过滤器过滤来消除颗粒物对仪器系统的影响。

3  结束语

综上所述，氨氮是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类和某些水生生物有害，在如今大力提倡环保理念的社会中，对工业废水中氨氮含量的测定工作显得非常重要。本文就采用离子色谱法测定工业废水中氨氮含量进行了探讨，通过结合具体的实验案例，对测定实验作了系统的分析、研究，旨在为类似的实验提供参考。

参考文献

[1]杨文英，王艳春.离子色谱法测定水中氨氮含量[J].中国卫生检验杂志，2005（11）.

[2]马云云，谭金峰，王斌之.离子色谱法测定环境水样中的氨氮[J].环境科学与管理，2011（03）.

〔编辑：王霞〕

Ion Chromatography Industrial Wastewater Ammonia Content

Yao Rong

Abstract： The use of ion chromatography ammonia content of industrial waste water started to explore， through specific experimental analysis， theory and experimental instruments， reagents gave an overview of the system， and the experimental results are analyzed and discussed， with a view to provide a useful reference for the need for the parties concerned.

Key words： ion chromatography; industrial waste; ammonia content; water pollution