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全自動間斷分析技術(shù)微型反應(yīng)法測定煉油廢水中氨氮的研究
點擊次數(shù):447 發(fā)布時間:2014-11-27
摘 要 采用CleverChem200 型全自動間斷分析儀快速測定煉油廢水中氨氮的含量,考察了方
法的測量條件, 結(jié)果表明:在取樣量40μL、試劑R1、R2、R3分別為、160μL、50μL、30μL、反應(yīng)時間
8min,同時與蒸餾滴定法進行比較,在氨氮濃度0.10~25.0 mg·L-1 范圍內(nèi),zui大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%,
zui大相對誤差為5.1%?;厥章试?2~106%之間。本方法具有速度快,每小時能分析100 個樣品、同
時樣品和試劑的用量少,有效降低分析成本和實驗室的二次污染,特別適合于多樣品、多項目的分
析。
關(guān)鍵詞: 全自動間斷分析技術(shù);煉油廢水;氨氮;蒸餾滴定法
1 前言
全自動間斷分析技術(shù)是zui近幾年發(fā)展起來的一種自動化程度高、分析速度快、采用微型反應(yīng)的
一門全新的分析技術(shù),其每小時可以完成100 個以上樣品參數(shù)的測定,在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于海水、
煙草等領(lǐng)域中氨氮、總磷、磷酸鹽、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、六價鉻、揮發(fā)酚、硫化
物等指標(biāo)的監(jiān)測[1]。但由于煉油污水水質(zhì)比較復(fù)雜,干擾嚴(yán)重,全自動間斷分析技術(shù)在煉油化工污
水中的應(yīng)用研究還很少見到報道。本文研究了采用CleverChem200 型全自動間斷分析儀直接測定煉
油污水中的氨氮,取得了良好的效果,該技術(shù)由于是機器人取樣,準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性都較好,特別適
合于多參數(shù)、多水樣的測定,有效降低了工人的勞動強度,由于采用微型反應(yīng),化學(xué)試劑和樣品的
量都是以微升計算,降低了分析成本,同時也降低了實驗室的二次污染。值得在各行業(yè)中推廣應(yīng)用。
2 實驗部分
2.1方法原理
在堿性條件下,微量水樣中的氨分子與微量次氯酸鹽(或二氯異三聚氰酸鈉)、微量*
發(fā)生反應(yīng),生成顯色的配合物,整個反應(yīng)是在*的催化下進行,在CleverChem200 全自動間斷
分析儀中,在660 nm 波長下比色測定,自動得到分析結(jié)果[2]。
2.2主要儀器和試劑
2.2.1主要儀器
CleverChem200型全自動間斷分析儀(德國生產(chǎn))。
2.2.2主要化學(xué)試劑
R1 緩沖溶液:溶解3.73gKCl、 1.3gNaOH、5.5g酒石酸鉀鈉(NaKC4H4O6·4H2O)于400mL蒸餾
茂名石化科技攻關(guān)項目:(15650000-12-ZC0607-0004)
作者簡介:(1978-),女,本科,工程師,主要從事水質(zhì)監(jiān)測的研究工作。
2
水中,定容至500mL(或減量配制),搖勻。冰箱4℃冷藏可保存數(shù)周。
R2 *溶液:溶解75g * (NaC7H5O3) 于300mL 蒸餾水中,加入0.15g *
(Na2Fe(CN)5NO.2H2O)溶解并定容至500mL(或減量配制),搖勻。盛裝于琥珀色容器,冰箱4℃冷
藏可保存3 周以上。
R3 二氯異三聚氰酸溶液:溶解1g 二氯異三聚氰酸鈉于蒸餾水中,定容至500mL。
標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:溶解3.819 g 無水氯化銨(NH4Cl),在105°C 下干燥,用蒸餾水稀釋至1000mL,
配制成1000 mg·L-1NH3-N.標(biāo)準(zhǔn)母液(或根據(jù)需要減量配制)。該母液亦可從國家標(biāo)物中心購買。
標(biāo)準(zhǔn)溶液(NH3-N 濃度為25.00 mg·L-1: 準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)儲備液6.25mL,定容250.0mL。
2.3 實驗步驟
2.3.1 蒸餾滴定法
分取250ml 水樣(如含氨氮含量較高,分取適量并加水至250ml,使氨氮含量不超過2.5mg)。
移入凱氏燒瓶中,加數(shù)滴溴白里酚藍指示液,用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH 值為7 左右。加入
0.25g 輕質(zhì)氧化鎂和數(shù)粒玻璃珠,立即連接氮球和冷凝管,導(dǎo)管下端插入硼酸吸收液液面下,加熱蒸
餾,至餾出液達200ml 時,停止蒸餾,用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定到終點,計算出氨氮的含量[2,3].
2.3.2 CleverChem200 型全自動間斷分析儀法
(1)開機(按下機器后背的電源和機器前的起動鍵),打開電腦,點擊工作站軟件,則系統(tǒng)自動進
入清洗和預(yù)熱階段(一般設(shè)定為37℃),當(dāng)出現(xiàn)“嘀--”響聲時,預(yù)熱和清洗結(jié)束,可以進入下一步
工作[1];
(2)把標(biāo)準(zhǔn)溶液、蒸餾水和樣品分別裝入特制的樣品杯中,置于樣品旋轉(zhuǎn)盤中;把試劑R1、R2、
R3分別裝入特制的試劑盒中,置于試劑旋轉(zhuǎn)盤中,記好對應(yīng)的位置[1];
(3)工作站軟件的設(shè)置
①測量條件的設(shè)置 測量條件主要是考察取樣量、試劑R1、R2、R3的加入量、反應(yīng)時間等;
②工作曲線濃度設(shè)置 標(biāo)準(zhǔn)溶液(NH3-N濃度為20.00mg/L)稀釋倍數(shù)分別為: 1:1、1:2、1:5、1:10、
1:30,則對應(yīng)工作曲線濃度為:25.00、12.50、5.00、2.50、0.833、mg/L,(或根據(jù)具體情況改變稀
釋倍數(shù))。
3 結(jié)果及討論
3.1 水樣的前處理
水樣如果渾濁、有沉淀物,則過濾后可直接測定;如果含鈣和鎂離子濃度過高,可能干擾反應(yīng),
可加適量固體EDTA 掩蔽干擾;如果樣品有顏色,且在測定波長范圍內(nèi)有吸收,則不能直接測定,必
須蒸餾后再測定[2,3]。
3.2 測量條件的設(shè)置
測量條件主要是考察取樣量、試劑R1、R2、R3的加入量、反應(yīng)時間等。樣品量可根據(jù)樣品濃度的
大小在1-300μL之間改變,氨氮濃度高的樣品,取樣量適當(dāng)減少,反之,氨氮濃度低的樣品,則取樣
量適當(dāng)增加,這樣,可以使吸光度在一個合適的范圍,有效提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度,但樣品取樣量
不能超過300μL;試劑R1、R2、R3也可作相應(yīng)調(diào)整,但總體積不應(yīng)超過500μL。通過多次試驗,氨氮濃
度小于25.00 mg·L-1的水樣,采用下表1的試驗條件可以得到滿意的結(jié)果。對于氨氮濃度高于25.00
mg·L-1的水樣,可以采用自動稀釋水樣的方法達到測定要求。
3
表1 測量條件的設(shè)置
Tab1: measurement condition settings
樣品和試
劑名稱
樣品和試劑
加入量/μL
延遲時間/s 其它測量條件
樣品量 40 36s 測定波長:660nm
試劑R1 160 0s 測定方法:終點法
試劑R2 50 36 線性:直線
試劑R3 30 480s 試劑空白:不使用試劑空白
3.3 工作曲線
以標(biāo)準(zhǔn)溶液NH3-N濃度為25.00 mg·L-1,稀釋倍數(shù)分別為: 1:1、1:2、1:5、1:10、1:30,則對
應(yīng)工作曲線濃度為:25.00、12.50、5.00、2.50、0.833 mg·L-1,以表1的測量條件作圖,得到如下
圖1的工作曲線,回歸方程為Y=0.0389x-0.0064,相關(guān)系數(shù)為r=0.9994。具有良好的線性關(guān)系。
圖1 工作曲線
Fig.1 Standard curve
3.4新方法重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度試驗
不同濃度的氨氮平行測定6 次,同時與蒸餾滴定法相比較,結(jié)果如下表2,由下表2 可看出:
不同濃度下,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對誤差不同,但都能滿足要求,同時,新方法與蒸餾滴定法相比,
相對標(biāo)準(zhǔn)偏差要小一些,這是因為新方法取樣和加入試劑都是全自動的,避免了人為因素造成的誤
差,所以標(biāo)準(zhǔn)偏差要小一些。
表2:新方法重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度
Tab2: reproducibility and accuracy of the new method
水樣氨氮
濃度/mg·L-1
本方法平行測定6 次結(jié)果
/ mg·L-1
平均值
/mg·L-1
相對標(biāo)準(zhǔn)偏差
/ mg·L-1
相對誤差
/%
蒸餾滴定法相對
標(biāo)準(zhǔn)偏差/ mg·L-1
19.87
20.21 19.89 19.87
20.35 20.71 19.41
20.04 2.5 0.81 2.8
1.985
2.101 2.091 1.981
2.109 1.976 1.980
2.039 2.9 2.7 3.5
0.0971
0.1081 0.1010 0.1051
0.0984 0.0978 0.0985
0.1021 3.31 5.1 7.3
4
3.5 新方法回收試驗
對不同水樣做加標(biāo)回收試驗,結(jié)果如下表3,濃度在0.4898~37.443 mg·L-1之間,對應(yīng)回收率
在106~92%之間,可以滿足監(jiān)測要求。method
表3:新方法的回收試驗
Tab 3: recovery test method
水樣名稱
新方法結(jié)果/
mg·L-1
加標(biāo)
/mg·L-1
加標(biāo)后結(jié)果
/ mg·L-1
回收率/%
A 池 37.443 10.00 46.82 93.8
B 進 34.707 10.00 44.96 103.0
O28 0.4898 1.00 1.39 92.0
O1 池 26.361 10.00 35.89 95.3
監(jiān)控 5.636 10.00 15.21 95.7
氣進 21.687 10.00 32.32 106.0
總排 2.916 1.00 3.86 94.0
3.5 兩種測量方法的比較
全自動間斷微型反應(yīng)分析技術(shù)與蒸餾滴定法對煉油污水的測量結(jié)果如下表4,由表4可以看出:
對于不同取樣口的水樣,兩種測量方法基本一致。
表4:兩種測量方法的比較
Tab.4: a comparison of two measurement methods
水樣名
稱
全自動間斷技
術(shù)/ mg·L-1
蒸餾滴定
法/mg·L-1
差值/ mg·L-1
差值與蒸餾滴定
法的比值/%
浮2 29.150 30.30 -1.15 -3.4
隔2 27.567 29.00 -1.02 -3.4
B 出 33.201 33.60 -0.04 -1.2
6#路 0.779 0.726 0.053 7.3
4#凈化水 19.59
1
20.30 -0.71
-3.5
B 進 35.215 35.90 -0.68 -1.9
A18 18.485 19.10 -0.62 -3.2
O18 13.502 14.10 -0.60 -4.2
O28 1.56 1.64 -0.08 -5.5
O1 池 35.335 36.50 -1.16 -3.2
含油 29.385 30.90 -1.51 -4.9
4 結(jié)論
(1)全自動間斷微型反應(yīng)分析技術(shù)具有分析速度快、水樣、試劑用量少,降低分析成本、減少
實驗室二次污染等優(yōu)點;
(2)全自動間斷微型反應(yīng)分析技術(shù)應(yīng)用于煉油廢水中氨氮的測定,其回收率在92~106%之間,
能滿足水質(zhì)監(jiān)測的要求,可以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
5
參考文獻:
[1]深圳市朗誠實業(yè)有限公司全自動間斷化學(xué)分析儀. /sell/show-171465.html.
[2] 國家*水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[ M] . 4 版. 北京: 中國環(huán)境
科學(xué)出版社, 2002.
[3]穆季平,李紅娟.蒸餾-滴定法測定廢水中氨氮的方法研究.[J] 河南大學(xué)學(xué)報,2006,36(3):54-57.
Automatic Analysis of Intermittent Determination of Ammonia
Nitrogen in Sewage of Oil Refining Technology
LIN Chunfeng1 CHEN Zongwei2 DENGYue1 LIN Peixi3
1Quality Inspection Center of Maoming Company SINOPEC (Maoming 525000, China)
2Shenzhen long Cheng Industrial Co. Ltd (Shenzhen 518029 ,China)
3Guangdong University of Petrochemical Technology (Maoming 525000, China)
Abstract by using the CleverChem200 automatic continuous determination of ammonia
nitrogen in refinery wastewater analyzer, the measurement conditions, method results show
that: in the sample volume was 40 μL, agent R1, R2, R3 respectively, 160 μL, 50 μL, 30 μL,
reaction time 8min; and compared with steam flow titration, the ammonia concentration 0.10
~ 25 mg • L-1 range, the maximum relative standard deviation is 3.3%, the maximum relative
error is 5.1%. The recovery is 92-106%.This method is rapid, hourly analysis of 100 samples,
the sample and reagent consumption, reduce pollution two cost analysis and laboratory
analysis, especially suitable for many samples, multiple projects.
Keywords: automatic analysis of intermittent technology;refinery wastewater;
ammonia nitrogen;distillation titration method
:林培喜,:,
:lpx2923