畢坤(神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊 831400)

1 工業(yè)廢水氨氮的概念

氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子形式存在的氮。氨氮是引起水生物中毒的主要因子，是水體中的營養(yǎng)元素，是引起水體富營養(yǎng)化的重要原因，是污水處理的主要對象之一。受污染水體的氨氮是指以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮，這種氨氮叫做水合氨，也稱非離子氨。據(jù)國家地表水體標(biāo)準(zhǔn)可知，Ⅲ類地面水中非離子氨氮的濃度應(yīng)當(dāng)≤1mg/L，超過這一數(shù)值就代表著氨氮污染。工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水均屬于工業(yè)廢水，工業(yè)廢水是自然水體中氨氮污染物的主要來源之一，尤其以煤化工、焦化、煉鋼、發(fā)電、合成氨、水泥生產(chǎn)等工業(yè)產(chǎn)業(yè)的廢水為主要來源。

2 全自動凱氏定氮儀測定工業(yè)廢水中氨氮的方法

2.1 適用范圍

根據(jù)對蒸餾-中和滴定法展開的大量實際調(diào)查研究能夠發(fā)現(xiàn)，由于蒸餾-中和滴定法對氨氮具有比較靈敏的反應(yīng)，因此，利用蒸餾-中和滴定法對工業(yè)廢水和生活污水中含有的氨氮進(jìn)行測定，效果比較好。當(dāng)使用自動凱氏定氮儀，取試樣體積為50mL 時，方法檢出限1.0mg/L，測定下限為2mg/L，測定上限500mg/L。全自動電位滴定儀的原理是電位法，是一種常用于容量分析工作中的儀器，本次實驗研究中采用的是帶pH 指示電極的梅特勒自動電位滴定儀T50 式。凱式定氮儀是一種利用凱式定氮法為原理的分析儀器，主要分析對象就是樣品中的含氮量，本次實驗研究中采用的是布琪凱氏定氮儀。

2.2 方法原理

取一定體積水樣，加入氫氧化鈉使水樣偏堿，用布琪凱氏定氮儀K-360 蒸餾，釋出的氨用硼酸溶液吸收。使用梅特勒自動電位滴定儀T50 進(jìn)行滴定，用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定餾出液中的氨氮(以N 計)。

2.3 主要儀器及材料試劑

(1)布琪凱氏定氮儀K-360。

(2)梅特勒自動電位滴定儀T50，帶pH 指示電極。

(3)無氨水：純水。

(4)實驗室用水：實驗室三級水。

(5)氫氧化鈉溶液，c(NaOH)=1mol/L。

將40g 氫氧化鈉(NaOH)溶于約400mL 水中，冷至室溫，稀釋至1000mL。

(6)硼酸(H3BO3)吸收液，ρ=20g/L。

稱取20g 硼酸溶于水，稀釋至1000mL，調(diào)節(jié)pH 為4.65。

(7)硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，c(1/2H2SO4)=0.1mol/L。

(8) pH 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液： pH=4.01，pH=7.00，pH=9.21，根據(jù)儀器內(nèi)置pH 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液組。

(9)移液管50mL。

2.4 樣品和樣品保存

采集的工業(yè)廢水應(yīng)該盛裝在玻璃容器或者聚乙烯容器中，并且保證對工業(yè)廢水的分析工作要盡快開展。如果試驗條件不允許立即展開分析操作，那么，必須將工業(yè)廢水樣品妥善保存?？梢栽诠I(yè)廢水中加入一定量的硫酸，保證pH 值小于2，在室溫為2～5℃的條件下，最多可以存放7 天。

2.5 分析步驟

2.5.1 調(diào)試連接

按照說明書設(shè)置連接布琪凱氏定氮儀K360 與梅特勒自動電位滴定儀T50，并進(jìn)行調(diào)試。

2.5.2 布琪凱氏定氮儀K360

建立方法：氫氧化鈉溶液加入3mL，硼酸吸收液50mL，蒸餾反應(yīng)4s，蒸汽力度100%，蒸餾時間240s，滴定時間240s。

儀器校準(zhǔn)：按說明書每周或每隔100 次蒸餾之后對泵進(jìn)行一次校準(zhǔn)。按說明書每月檢查餾出液的量，樣品管—空，水—0mL，氫氧化鈉—0mL，蒸餾時間—5min，餾出液的量最少應(yīng)為130mL。

2.5.3 梅特勒自動電位滴定儀T50

建立方法：滴定終點pH=4.65，按照儀器說明書空白方法、樣品方法、校準(zhǔn)方法。

儀器校準(zhǔn)：按照說明書對pH 電極4.01、7.00、9.21 進(jìn)行三個點校準(zhǔn)。

2.5.4 空白試驗

用50mL 純水代替水樣，進(jìn)行蒸餾滴定，并記錄消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V0。

2.5.5 樣品分析

取50mL 樣品裝入K-360 樣品管中，進(jìn)行蒸餾滴定，并記錄消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積V1。注：無氨水的檢查：用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(3.7)滴定250mL 水，消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積不得大于0.04mL。

2.6 結(jié)果計算

水樣中氨氮的濃度用公式計算：

式中：ρN為水樣中氨氮的濃度，以氮計(mg/L)；V為試樣的體積(mL)；V1為滴定試樣所消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL）；V0為滴定空白所消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積(mL)；c為滴定用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L)；14.01 為氮的摩爾質(zhì)量的數(shù)值(g/mol)。

結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

2.7 準(zhǔn)確度和精密度

2.7.1 回收率試驗

在本標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的平行測定，如表1、表2 所示，共測出五組數(shù)據(jù)，n=5：

表1 樣標(biāo)氨氮濃度數(shù)據(jù)表

表2 樣標(biāo)氨氮濃度偏差數(shù)據(jù)表

2.7.2 精密度試驗

精密度試驗，如表3 所示。

表3 精密度數(shù)據(jù)表

取樣地點AP112 采得的試樣為煤氣化低壓灰水。

2.7.3 總結(jié)

上述實驗數(shù)據(jù)均符合在同一實驗室，由同一操作者使用相同儀器，按相同的測試方法，對同一樣品相互獨立進(jìn)行測試獲得兩個獨立的測試結(jié)果的絕對差值不超過兩次測試結(jié)果算術(shù)平均值的10%的要求。這說明全自動凱氏定氮儀在氨氮含量檢測中的精確度和穩(wěn)定性都很高，符合工業(yè)廢水處理出水污染物測定的需求，在工業(yè)廢水出水檢測中有很好的應(yīng)用和發(fā)展前景。

3 全自動凱氏定氮儀在測定工業(yè)廢水中氨氮含量的可行性

全自動凱氏定氮儀的使用實現(xiàn)了實驗過程的無人化，有效地提高了工業(yè)廢水中氨氮含量測量的安全性、準(zhǔn)確性，節(jié)約了人力資源。且由于全自動凱氏定氮儀的消解、蒸餾、滴定過程都遵循著中和反應(yīng)原理，參與反應(yīng)的化學(xué)藥劑毒性弱，反應(yīng)產(chǎn)物的二次污染能力也很弱，從環(huán)保角度來講更適合應(yīng)用于工業(yè)廢水的測定之中。從全自動凱氏定氮儀的測定準(zhǔn)確性上來講，工業(yè)廢水樣品的測定結(jié)果在平均濃度、相對偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差上都表現(xiàn)優(yōu)秀，符合工業(yè)廢水污染物測定的標(biāo)準(zhǔn)和需求。

全自動凱氏定氮儀已經(jīng)在煤炭含量、復(fù)合肥料檢測、食品檢驗等多個領(lǐng)域中得到了重視和使用，其對氮含量的測定準(zhǔn)確度、有效性已經(jīng)具有一定的保證，應(yīng)用在工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)處理中也有跡可循、有理可依。本次實驗研究的過程和結(jié)果也說明，在工業(yè)廢水的氨氮測定中使用全自動凱氏定氮儀是具有可行性的。全自動凱氏定氮儀的使用能夠有效提升工業(yè)廢水中氨氮測定的自動化、準(zhǔn)確度，應(yīng)用在廢水處理末端能夠有效獲取氨氮濃度數(shù)據(jù)，幫助廢水處理監(jiān)督檢測人員確定處理后出水的質(zhì)量等級，推動廢水處理出水污染物含量測定領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步提高工業(yè)廢水的處理程度，降低處理后出水對于自然水體的污染和影響。因此，全自動凱氏定氮儀在工業(yè)廢水氨氮含量檢測中的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)管理人員的重視，積極進(jìn)行推廣和應(yīng)用。相較于其他氨氮檢測技術(shù)及設(shè)備的使用，全自動凱氏定氮儀實現(xiàn)了自動化，能夠脫離人為操作全天候、24 小時、不間斷對工業(yè)廢水氨氮含量的檢測，有效提高氨氮含量檢測的效率，從而有效提高工業(yè)廢水處理出水的排放質(zhì)量，有利于上級環(huán)保部門的監(jiān)督管理，減輕工業(yè)企業(yè)廢水處理技術(shù)人員的工作量和工作壓力。

4 結(jié)語

通過文章對全自動凱氏定氮儀的實驗過程論述可知，全自動凱氏定氮儀在測定工業(yè)廢水中氨氮含量方面具有較高的可行性，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度較高，且相較于其他測定技術(shù)而言已經(jīng)具有成熟的節(jié)省人力的優(yōu)勢。這就說明，全自動凱氏定氮儀在測定工業(yè)廢水中氨氮含量方面，具有可行性和可推廣性。工業(yè)是推動我國現(xiàn)代化發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，但工業(yè)廢水不達(dá)標(biāo)排放對周圍環(huán)境所造成的危害也不容忽視，必須采用有效的處理和測定技術(shù)設(shè)備進(jìn)行出水水質(zhì)控制，降低工業(yè)廢水處理后出水對地表、地下水環(huán)境的破壞，推動我國工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。