氨氮的测定

1. 氨氮的测定 武汉工程大学环境与化工清洁生产实验教学中心 2009年5月

2. 一、实验目的及要求 • 1.掌握氨氮测定最常用的三种方法—纳式试剂比色法；电极法和滴定法。了解氨气敏电极使用。 • 2.复习含氮化合物测定的相关内容。

3. （一）纳式试剂比色法 • 一、实验原理 碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在波长410—425nm 范围内测其吸光度，计算其含量。本法最低检出浓度为0.025mg/L（光度法），测定上限为2mg/L。采用目视比色法，最低检出浓度为0.02mg/L。水样作适当的预处理后，本法可适用于地面水、地下水、工业废水和生活污水。

4. 二、实验仪器与试剂 • （1）实验仪器 1、带氮球的定氮蒸馏装置：500mL 凯氏烧瓶、氮球、直形冷凝管。 2、分光光度计。 3、pH 计。 • （2)实验试剂 配制试剂用水均应为无氨水。 1、无氨水。可选用下列方法之一进行制备： （1）蒸馏法：每升蒸馏水中加0.1mL 硫酸，在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，弃去50mL 初馏液，接取其余馏出液于具塞磨口的玻璃瓶中，密塞保存。 （2）离子交换法：使蒸馏水通过强酸性阳离子交换树脂柱。

5. 2、1mol/L 盐酸溶液。 3、1mol/L 氢氧化纳溶液。 4、轻质氧化镁（MgO）：将氧化镁在500℃下加热，以除去碳酸盐。 5、0.05％溴百里酚蓝指示液（pH6.0—7.6）。 6、防沫剂：如石蜡碎片。 7、吸收液：①硼酸溶液：称取20g 硼酸溶于水，稀释至1L。②0.01mol/L硫酸溶液。

6. 8、纳氏试剂。可选择下列方法之一制备： （1）称取20g 碘化钾溶于约25mL 水中，边搅拌边分次少量加入二氧化汞（HgCl2）结晶粉末（约10g），至出现朱红色沉淀不易溶解时，改为滴加饱和二氯化汞溶液，并充分搅拌，当出现微量朱红色沉淀不再溶解时，停止滴加氯化汞溶液。另称取60g 氢氧化钾溶于水，并稀释至250mL，冷却至室温后，将上述溶液徐徐注入氢氧化钾溶液中，用水稀释至400mL，混匀。静置过夜，将上清液移入聚乙烯瓶中，密塞保存。 （2）称取16g 氢氧化钠，溶于50mL 水中，充分冷却至室温。另称取7g 碘化钾和碘化汞（HgI2）溶于水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中。用水稀释至100mL，贮于聚乙烯瓶中，密塞保存。

7. 9、酒石酸钾钠溶液：称取50g 酒石酸钾钠（KNaC4H4O6·4H2O）溶于100mL水中，加热煮沸以除去氨，放冷，定容至100mL。 10、铵标准贮备溶液：称取3.819g 经100℃干燥过的氯化铵（NH4Cl）溶于水中，移入1000mL 容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg 氨氮。 11、铵标准使用溶液：移取5.00mL 铵标准贮备液于500mL 容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含0.010mg 氨氮。

8. 四、测定步骤 1、水样预处理：取250mL 水样（如氨氮含量较高，可取适量并加水至250mL，使氨氮含量不超过2.5mg），移入凯氏烧瓶中，加数滴溴百里酚蓝指示液，用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节至pH7 左右。加入0.25g 轻质氧化镁和数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管，导管下端插入吸收液液面下。加热蒸馏，至馏出液达200mL 时，停止蒸馏。定容至250mL。 采用酸滴定法或纳氏比色法时，以50mL 硼酸溶液为吸收液；采用水扬酸-次氯酸盐比色法时，改用50mL0.01mol/L 硫酸溶液为吸收液。

9. 2、标准曲线的绘制： 吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00 和10.0mL铵标准使用液于50mL 比色管中，加水至标线，加1.0mL 酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5mL 纳氏试剂，混匀。放置10min 后，在波长420nm 处，用光程20mm 比色皿，以水为参比，测定吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的标准曲线。

10. 3、水样的测定 （1）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0.1mL 酒石酸钾钠溶液。 （2）分取适量经蒸馏预处理后的馏出液，加入50mL 比色管中，加一定量1mol/L 氢氧化钠溶液以中和硼酸，稀释至标线。加1.5mL 纳氏试剂，混匀。放置10min 后，同标准曲线步骤测量吸光度。 • 4、空白试验：以无氨水代替水样，作全程序空白测定。

11. 五、计算 • 由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮含量（mg）。 式中：m——由校准曲线查得的氨氮量（mg）； V——水样体积（mL）。

12. (二)滴定法 • 一、实验原理 滴定法仅适用于已进行蒸馏预处理的水样。调节水样至pH 在6.0—7.4 范围，加入氧化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨被吸收入硼酸溶液中，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定馏出液中的铵。 当水样中含有在此条件下，可被蒸馏出并在滴定时能与酸反应的物质，如挥发性胺类等，则将使测定结果偏高。

13. 二、实验试剂 • 1、混合指示液：称取200mg 甲基红溶于100mL95％乙醇，另称取100mg 亚甲蓝溶于50mL95％乙醇，以两份甲基红溶液与一份亚甲蓝溶液混合后备用。混合液一个月配制一次。

14. 2、硫酸标准溶液（C1/2H2SO4=0.02mol/L）：分取5.6ml（1＋9）硫酸溶液于1000mL 容量瓶中，稀释至标线，混匀。按下列操作进行标定。 称取180℃干燥2h 的基准试剂级无水碳酸钠（Na2CO3）约0.5g（称准至.0001g），溶于新煮沸放冷的水中，移入500mL 容量瓶中，加25mL 水，加1滴0.05％甲基橙指示液，用硫酸溶液滴定至淡橙红色止。记录用量，用下式计算硫酸溶液的浓度。 式中：W——碳酸钠的重量（g）； V——消耗硫酸溶液的体积（mL）。 3、0.05％甲基橙指示液。

15. 三、测定步骤 • 1、水样预处理：同纳氏比色法。 2、水样的测定：向硼酸溶液吸收的、经预处理后的水样中，加2 滴混合指示液，用0.020mol/L 硫酸溶液滴定至绿色转变成淡紫色止，记录硫酸溶液的用量。 3、空白试验：以无氨水代替水样，同水样全程序步骤进行测定。

16. 四、计算 • 式中：A——滴定水样时消耗硫酸溶液体积（mL）； B——空白试验消耗硫酸溶液体积（mL）； M——硫酸溶液浓度（mol/L）； V——水样体积（mL）； 14——氨氮（N）摩尔质量。

17. （ 三）、电极法 • 一、原理 氨气敏电极为-复合电极，以pH 玻璃电极为指示电极，银-氯化银电极为参比电极。此电极对置于盛有0.1mol/L 氯化铵内充液的塑料套管中，管端部紧贴指示电极敏感膜处装有疏水半渗透薄膜，使内电解液与外部试液隔开，半透膜与pH 玻璃电极间有一层很薄的液膜。当水样中加入强碱溶液将pH 提高到11 以上，使铵盐转化为氨，生成的氨由于扩散作用而通过半透膜（水和其他离子则不能通过），使氯化铵电解质液膜层内NH4+ NH3+H+的反应向左移动，引起氢离子浓度改变，由pH 玻璃电极测得其变化。在恒定的离子强度下，测得的电动势与水样中氨氮浓度的对数呈一定的线性关系。由此，可从测得的电位值确定样品中氨氮的含量。 挥发性胺产生正干扰；汞和银因同氨络合力强而有干扰；高浓度溶解离子影响测定。该方法可用于测定饮用水、地面水、生活污水及工业废水中氨氮的含量。色度和浊度对测定没有影响，水样不必进行预蒸馏。标准溶液和水样的温度应相同，含有溶解物质的总浓度也要大致相同。 该方法的最低检出浓度为0.03mg/L 氨氮；测定上限为1400mg/L 氨氮。

18. 二、实验仪器与试剂 • （1）仪器 1、离子活度计或带扩展毫伏的pH 计。 2、氨气敏电极。 3、电磁搅拌器。 (2)试剂 所有试剂均用无氨水配制。 1、铵标准贮备液：同纳氏试剂比色法试剂10。 2、100、10、1.0、0.1mg/L 的铵标准使用液：用铵标准贮备液稀释配制。 3、电极内充液：0.1mol 氯化铵溶液。 4、5mol/L 氢氧化钠（内含EDTA 二钠盐0.5mol/L）混合溶液。

19. 三、测定步骤 1、仪器和电极的准备：按使用说明书进行，调试仪器。 2、标准曲线的绘制：吸取10.00mL 浓度为0.1、1.0、10、100、1000mg/L的铵标准溶液于25mL 小烧杯中，浸入电极后加入1.0mL 氢氧化钠溶液，在搅拌下，读取稳定的电位值（1min 内变化不超过1mV 时，即可读数）。在半对数坐标线上绘制E-lgc 的标准曲线。 3、水样的测定：取10.00mL 水样，以下步骤与标准曲线绘制相同。由测得的电位值，在标准曲线上直接查得水样中的氨氮含量（mg/L）。

20. 四、注意事项 • 1、绘制标准曲线时，可以根据水样中氨氮含量，自行取舍三或四个标准点。 2、实验过程中，应避免由于搅拌器发热而引起被测溶液温度上升，影响电位值的测定。 3、当水样酸性较大时，应先用碱液调至中性后，再加离子强度调节液进行测定。 4、水样不要加氯化汞保存。 5、搅拌速度应适当，不可使其形成涡流，避免在电极处产生气泡。 6、水样中盐类含量过高时，将影响测定结果。必要时，应在标准溶液中加入相同量的盐类以消除误差。