1、 分类号 UDC 单位代码 10644 密 级 公 开 学 号 本科毕业论文 论文题目 改进纳氏试剂测生活污水中氨氮含量 学生姓名： 李晓鸣 二级学院： 化学化工学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 2 班 学 号： 2011060210 指导教师： 王芬 完成时间： 年 月 日 中 国 达 州 20 年 月四川文理学院本 科毕业论文 1 目 录 摘要 Abstract 1. 引言 2. 本实验研究的目的 2.1 本实验研究的内容和意义 3. 水中氨氮的基础知识 3.1 氨氮的性质 3.2 氨氮的来源 3.3 氨氮的影响 4. 实验研究及分析 4.1 水样的保存 4.2 水样的预处理 4.
2、2.1 絮凝沉淀法 4.3 纳氏试剂分光光度法测水中氨氮的含量 4.3.1 方法原理 4.3.2 干扰及消除 4.3.3 方法的适用范围 4.3.4 主要仪器 4.3.5 试剂 4.3.6 校准曲线 4.3.7 样品测定 四川文理学院本 科毕业论文 2 4.3.8 计算方法 5. 纳氏试剂的配制 5.1 标准纳氏试剂的配制方法 5.2 改进后纳氏试剂的配制 5.3 两种纳氏试剂的比较 6. 注释 7. 参考文献 8. 致谢 9. 附录 . 四川文理学院本 科毕业论文 3 氨氮的含量 改进纳氏试剂测生活污水中氨氮 含量 化学工程与工艺专业 2011 级 2班：李晓鸣 指导教师：王芬 摘要： 介绍
3、了水中氨氮的来源、性质与影响。在查阅纳氏试剂光度法、滴定法、气相分子光谱法、电极法等几种测定水中氨氮含量的方法，确定了纳氏试剂光度法优势，进而探讨改进纳氏试剂测生活污水中氨氮的含量。改进后的纳氏试剂操作简单，灵敏度高，测量更为准确，同时并比较原纳氏试剂和改进后的纳氏试剂。 关键词： 氨氮；纳氏试剂光度法；改进；测定；比较 The determination of ammonia nitrogen Improved measuring nesslers reagent ammonia nitrogen content in the sewage Major:Chemical engineerin
4、g and technology Grade:2011 Class:2 Student:Li Xiaoming Supervisor:Wang Fen Abstract: This paper describes the source of ammonia in the water, nature and impact. In access to Nesslers reagent photometry, Salicylic acid-hypochlorite method, Tirodtration, Gas molecular spectroscopy, such as law and el
5、ectrode determination of ammonia content in some way on the basis of comparison. To determine the use of Nesslers reagent photometry advantage. And then discusses improvement measure nesslers reagent ammonia nitrogen content in the sewage. Nesslers reagent can improve the operation is simple, high s
6、ensitivity, more accurate measurement, at the some time and compare the original and the improved nesslers reagent. Key words:ammonia nitrogen;nesslers reagent photometry:improve:determination:compare 四川文理学院本 科毕业论文 4 1.引言 水是人类赖以生产和发展的宝贵自然资源，是所有生命体的重要组成部分，同时也是环境系 统（大气、生物 -土壤、岩石圈表层）中最基本、最活跃的要素之一。近些年来，
7、随着经济的高速发展及城市化进程的加快，江河污染、生态环境的恶化，全球 50%的水资源遭到不同程度的污染，导致淡水资源的紧缺。同时由于复杂的化学试剂的应用，水环境污染问题日益复杂化和多样化，水环境面临更加严峻的形势。为了缓解水环境的污染状况，环境工作者开展了多项研究，提出了减缓水环境污染的防治措施和检测手段， 氨氮是废水中常见的一种污染物质，氨氮含量是评价水环境质量的一种重要指标。 2.本实验研究的目的 通过对氨氮不同测定方法 的比较，找出一种能快速、准确的测出水中氨氮含量的测定方法。 本文首先纵览目前状况，选取较为常规、快速、简单的方法，在该方法上进行改进便于更好的测量。 2.1.本实验研究的
8、内容和意义 水中氨氮的含量，可作为水体受到含氮有机物污染程度的指标。水体中的氨氮以下列几种形式存在 :亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮 ， 水中的氨氮是指以游离氨（或称非离子氨， NH3+ )和离子氨（ NH4+）式存在的氨氮。水中的氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。水中氨氮的主要来源是生活污水中含氮有机物受微 生物作用分解的产物、某些工业废水及农田排水等。此外，在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐也可受微生物作用，还原为氨。在有氧环境中，水中氨亦可转变为亚硝酸盐，甚至继续转变为硝酸盐，水中的氨氮存在量对人类有影响，测定水中各种形态的氮化合物，有助于评价水体被污染程度和“自
9、净”的程度，所以，测定水中氨氮具有十分重要的意义。 3.水中氨氮的基础知识 3.1.氨氮的性质 氨氮以游离氨或铵盐的形式存在于水中，两者的组成比取决于水的 pH 值和水温，当 pH值偏高时，四川文理学院本 科毕业论文 5 游离氨的比例较高，反之，则铵盐的比例高，水温则相反。 3.2.氨氮的来源 1） 生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，以及农田排水。 城市生活污水中食品残渣等含氮有机物在微生物的分解作用下产生氨氮，还有农作物生长过程中以及氮肥的使用也会产生氨氮，并随着污水排入城市的污水处理厂或直接排入水体中。 2） 氨和亚硝酸盐可以互相转化 水中的氨在氧的作用下可以生成亚硝酸盐，并进一
10、步形成硝酸盐。同时水中的亚硝酸盐也可以在厌氧的条件下受微生物作用转化为氨。 3） 某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等。 化肥厂、发电厂、水泥厂等化工厂向环境中排放含氮的气体，粉尘和烟雾； 随着人民生活水平的不断提高，私家车也越来越多，大量的自用轿车和各种型号的货车等交通工具也向环境空气排放一定量含氮的汽车尾气。这些气体中的氨溶于水中，形成氨氮，污染了水体。 3.3.氨氮的影响 1） 对人体健康的影响 水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐和蛋白质结合成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。 2） 对生态环境的影响 氨氮对水生物起危害作用的主要
11、是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增强而增大。氨氮毒性与池水的 pH 值及水温有密切关系，一般情况， pH 值及水 温愈高，毒性愈强，对鱼的危害类似于亚硝酸盐。 3） 氨氮对水生物的危害有急性和慢性之分 慢性氨氮中毒危害为：摄食降低，生长减慢，组织损伤，降低氧在组织间的输送。鱼类对水中氨氮比较敏感，当氨氮含量高时会导致鱼类死亡。 急性氨氮中毒危害为：水生物表现为亢奋，在水中丧失平衡、抽搐，严重者甚至死亡。 4.实验研究及分析 四川文理学院本 科毕业论文 6 4.1.水样的保存 水样采集在聚乙烯瓶或者玻璃瓶内，并应尽快分析，必要时可加硫酸将水样酸化至 pH2.与 2 5下存放。酸化样品应
12、注意防止吸收空气中氨而玷污。 4.2.水样的预处理 水样带色或 浑浊以及含其他一些干扰物质，影响氨氮的测定。为此，在分析时需要 做适当的预处理。对于较清洁的水，可采用絮凝沉淀法；对污染严重的水或工业废水，则用蒸馏法消除干扰。 4.2.1.絮凝沉淀法 加适量的硫酸锌溶于水样中，并加氢氧化钠使之呈碱性，生成氢氧化锌沉淀，再经过滤去颜色和浑浊等。 1 仪器 100ml 具塞量筒或比色管 2 试剂 1） 10%的硫酸锌溶液：称取 10.0g 硫酸锌（ ZnSO4.7H2O)溶于水中，稀释至 100ml。 2） 25%的氢氧化钠溶液：称取 25g的氢氧化钠溶于水中，稀释至 100ml。 3 步骤 100
13、ml 样品中加入 1ml 硫酸锌溶液和 0.1 0.2ml 氢氧化钠溶液，调节 pH约为 10.5，混匀，防治使之沉淀，倾倒上清液分析。必要时，用经水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液 20ml。也可对絮凝后的样品离心处理。 4.3.纳氏试剂分光光度法测水中氨氮的含量 4.3.1.方法原理 以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮的含量呈正比于波长 420nm 处测量吸光度。 4.3.2.干扰及消除 水样中含有悬浮物、余氨、钙镁等金属离子、硫化物和有机物时会产生 干扰，含有此类物质时要做适当处理，以消除对测定的影响。 四川文理学院本 科毕业论文
14、 7 若样品中存在余氨，可加入适量的硫代硫酸钠溶液去除，用淀粉 -碘化钾试纸检验余氨是否除尽。在显色时加入适量的酒石酸钾钠溶液，可消除钙镁等金属离子的干扰。若水样浑浊或有颜色时可用预蒸馏法或絮凝沉淀法处理。 4.3.3.方法的适用范围 当水样体积为 50ml，使用 20mm 比色皿时，本方法的检出限为 0.025mg/L,测定下限为 0.10mg/L，测定上限为 2.0mg/L。水样做适当的预处理后，本方法适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水中氨氮的测定。 4.3.4.主要仪器 7200 分光光度计 4.3.5.试剂 配制试剂时应用无氨水。 1） 纳氏试剂：称取 16.0g 氢氧化钠，溶于
15、 50ml，冷却至室温。 另称取 7.0g 碘化钾和 10.0g 碘化汞，溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，缓慢加入到上述 50ml氢氧化钠溶液中，用水稀释至 100ml。存于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放在暗处，可稳定 1 个月。 2）酒石酸钾钠溶液：称取 50.0mg 溶于 100ml 水中，加热煮沸以除去氨，充分冷却后稀释至 100ml。 3）氨氮标准贮备溶液：称取 3.8190g 氯化铵（优级纯， 在 100 105 干燥 2h)，溶于水中，移入1000ml 容量瓶中，稀释至标线，可在 2 5 保存 1 个月。 4）氨氮标准工作液：吸取 5.00ml 氨氮标准贮备溶液于 50
16、0ml 容量瓶中，稀释至刻度。临用前配置。 4.3.6.校准曲线 标准曲线的绘制：在 8 个 50ml 比色管中，分别加入 0.00、 0.50、 1.00、 2.00、 4.00、 6.00、 8.00和 10.00ml 氨氮标准工作溶液，其所对应的氨氮含量分别是 0.0、 5.0、 10.0、 20.0、 40.0、 60.0、 80.0和 100 g,加水至标线。加入 1.0ml 酒石酸钾 钠溶液，摇匀，再加入纳氏试剂 1.0ml，摇匀。放置 10min后，在波长 420nm 下，用 20mm比色皿，以水作参比，测量吸光度。以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（ g）为横坐标
17、，绘制校准曲线。 表 1 标准曲线绘制 曲线标号 1 2 3 4 5 6 7 8 标样体积（ ml） 0.00 0.50 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 氨氮含量（ g） 0.0 5.0 10.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100 四川文理学院本 科毕业论文 8 吸光度 (A） 0.039 0.061 0.076 0.114 0.191 0.269 0.347 0.419 净吸光度（ A-A0) 0.000 0.021 0.037 0.075 0.152 0.230 0.308 0.380 校准方程（ y=bx+a) y=0.0038x-0.0002
18、 相关系数（ R2） 0.9998 检出限（ L） 0.025 4.3.7.样品测定 分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样（使氨氮含量不超过 0.1mg），加入 50ml 比色管中，稀释至标线，加入 1.0ml 的酒石酸钾钠溶液，摇匀， 再加入纳氏试剂 1.0ml，摇匀。放置 10min 后，在波长 420nm下，用 20mm 比色皿，以水作参比，测量吸光度。 空白试验 :以无氨水代替水样，作全程序空白测定。 4.3.8.计算方法 水中氨氮的质 量浓度计算： Vb aAA ON 式中： N -水样中氨氮的质量浓度（以 N 计） .mg/L； A-水样的吸光度； V-取样体积。 a-校准曲线的截距。
19、 b-校准 曲线的斜率。 表 2 生活污水中氨氮含量 5.纳氏试剂的配制 样品编号 分光光度值（ A） 水样体积（ ml) 水样中氨氮含量（ mg/L） 生活污水 1 0.173 10.00 3.532 生活污水 2 0.180 5.00 7.432 生活污水 3 0.143 10.00 2.742 生活污水 4 0.175 5.00 7.168 四川文理学院本 科毕业论文 9 5.1.标准纳氏试剂的配制方法 纳氏试剂有两种配制方法： 1）二氯化汞 -碘化钾 -氢氧化钾（ HgCl2-KI-KOH)溶液 称取 15.0g 氢氧化钾，溶于 50ml 水中，冷却至室温。 称取 5.0g 碘化钾，溶
20、于 10ml 水中，在搅拌下，将 2.50g 二氯化汞粉末分多次加入碘化钾溶液中，直到溶液呈淡红色沉淀溶解缓慢时，充分搅拌混合，并改为滴加二氯化汞饱和溶液，当出现少量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加。 在搅拌下，将冷却的氢氧化钾 溶液缓慢地加入到上述二氯化汞和碘化钾的混合液中，并稀释至100ml，于暗处静置 24h，倾出上清液，贮于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放于暗处，可稳定一个月。 2）碘化汞 -碘化钾 -氢氧化钠（ HgI2-KI-NaOH) 称取 16.0g 氢氧化钠，溶于 50ml，冷却至室温。 另称取 7.0g 碘化钾和 10.0g 碘化汞，溶于水中，然后将此溶液在搅拌下，
21、缓慢加入到上述 50ml氢氧化钠溶液中，用水稀释至 100ml。存于聚乙烯瓶内，用橡皮塞或聚乙烯盖子盖紧，存放在暗处，可稳定 1 个月。 5.2.改 进后纳氏试剂的配制 在配制纳氏试剂时，加入固体氯化汞粉末超过 8g 时，就出现不易溶解的朱红色沉淀。如再继续加至近 10g 时，产生的沉淀多，且长时间不溶解。再滴加二氯化汞饱和溶液，沉淀更多。将此液与 KOH溶液混合静置后，上清液只能用 43 左右，浑浊的液体和沉淀占了 41 左右，为此，将纳氏试剂的配制进行了改进。改进后的纳氏试剂易于配制，快速，静置效果好， 沉淀极少，而且精密度、准确度均符合要求。 因此上述第一种方法关键在于把握 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性。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。据实验得出： HgCl2与 KI的用量比为 0.44:1 时（即 8.8gHgCl2溶于 20gKI 溶液），效果很好。依据上述纳氏试剂配制反应原理，得出 HgCl2与 KI 的最佳用量比为 0.44:1，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。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，有人提出可在低温加热中进行配制，还可防止 HgI2红色沉淀提前出现。
