戴安离子色谱仪检测氨氮含量

使用离子色谱分析地表水、地下水、饮用水源等水中的氨氮，以甲磺酸为流动相可同时检测其他阳离子，氨氮定量范围为0.04~15mg/l。

 

氨氮（NH3-N）属于营养盐，鱼类对水中氨氮比较敏感，氨氮含量高时会导致鱼类死亡。水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产 物，某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等，以及农田排水。此外，无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用，还原为氨。测定水中氮化合物 的此种形态，有助于评价水体被污染状况。

 

氨氮的测定方法，目前通常有纳氏比色、气相分子吸收、苯酚-次氯酸烟比色等，光度法的测定范围为0.02-2mg/l，干扰因素较多，操作比较繁琐，须配 制多种试剂，包括一些有毒试剂，存在测定后废弃物安全处理的问题。气相分子吸收光谱法是将氨和铵盐氧化成亚硝酸盐来测定氨氮的，所以水样中的亚硝酸盐需要 计算出结果予以扣除，而且氧化剂会把水中的有机胺也氧化成亚硝酸盐，还需预先分离除去。

       

氨氮在水中以游离氨（NH3）或铵盐（NH4+）形式存在，两者组成比主要取决于水的pH值，采用离子色谱法，流动相为酸性，氨氮全部转化为铵盐形式，不 需调节pH值。对比较干净的水样，如地下水、饮用水源可直接进样测定，操作简便，进样可同时检测其它阳离子，提高了分析效率。对方法检出限、回收率、 精密度等指标进行了考察。

 

实验部分

 

主要仪器与试剂

 

离子色谱仪：戴安离子色谱仪ICS-1500型，配有Dionex Ionpac CG 12A阳离子保护柱(4× 50mm)，CS 12A阴离子分离柱(4×250mm)，CSRS 300型化学抑制器（4mm），美国戴安公司；

移液器：P10ml，法国吉尔森；

 

钠、氨氮、钾标准溶液，氨氮标样均来自环境保护部标准样品研究所（IERM），标准溶液质量浓度均为500mg/l，氨氮标样编号为200541；

试验用水为超纯水 (电阻率18.25 MΩ /cm)

 

色谱条件

 

用10mmol/l甲磺酸等度淋洗，淋洗液流速为1.0ml/min，柱温保持在30℃，进样体积为25ul ；以保留时间定性，峰面积定量。样品采集后保存于洁净的聚乙烯瓶中，进样时经加装在针头的0.2um滤膜后注射入仪器。

 

结果与讨论

 

工作曲线

 

用水将钠离子、氨氮、钾离子标准储备溶液稀释成浓度均为0.10、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、15.00mg/l的系列混合标准溶液，进样分析得到不同浓度与其相应的峰面积响应信号值，色谱图如图1所示，三种离子可较好分离。

 

 

氨氮工作曲线如图2所示。拟合时都不包含原点。钠、钾采用Linear线性拟和标准曲线，线性相关系数都达到0.9999，截距均略小于0.03， 可是氨氮采用线性拟和效果并不好，线性相关系数仅为0.992，曲线方程为y=0.1775x+0.0826。而采用Quadratic二次曲线拟合得到 工作曲线方程为y =－0.0041x2+0.2347x+0.0225，相关系数为0.9998，相关性、斜率、截距均优于线性拟合，表明氨氮更适于采用此种曲线拟合方 式，后续试验均以此工作曲线计算氨氮浓度。

 

精密度及定量范围

 

将工作曲线中10mg/l的标准溶液重复进样9次，氨氮保留时间为7.920~7.933min，保留时间的RSD为0.06%，峰面积为1.92~2.01 μS?min，峰面积的RSD为1.24%，由此可见方法的精密度较好。

 

参考EPA SW-846，按照全程序操作步骤重复9次空白加标试验，加标量为预计方法检出限的3~5倍，计算测定结果的标准偏差，采用98%置信度，查t-分布临界 值表得t(8,0.02)=2.896，那么M.D.L=2.896×S.D，方法的定量哦下限RQL为4倍的MDL，计算出氨氮及钠钾的检出限如表1所 示

 

 

在0.04~15mg/l之间可对氨氮定量。目前施行的水质的国标中以集中式生活饮用水地表水源地标准[2]中Ⅰ类水质要求最为严格，对氨氮的限值为 0.15mg/l。由试验结果可知，方法的定量下限0.04mg/l低于Ⅰ类水质要求，所以方法定量下限可满足水质监测的要求。

 

准确度测试

 

氨氮标样200542的浓度为1.50 ± 0.07mg/l，将标准溶液按要求稀释25倍，平行进样均值为1.55mg/l，在质控范围内。加标试验样品采用氨氮标样，两次加标，每次加标测量4 次，测量值减去1.50为测得值。氨氮回收率及测得量的批内标准偏差如表2所示。由试验结果可知氨氮回收率为99.2~ 103%，在3倍RSD(批内)之内，满足QA/QC要求。

 

此外，对同一环境水样采用离子色谱与纳氏光度法[3]检测，样品浓度分别为0.95mg/l和0.90mg/l，标准偏差为2.7%，小于5%的质控要求。所以此法可适用于地表水、地下水等比较干净的水样的水质监测，对于含有机物废水可考虑经串联的预柱处理后进样检测。

 

结论

 

采用离子色谱法检测的方法检出限低于现行的国标中对氨氮的限值，可满足监测工作的需要，方法精密度也符合QA/QC要求。与传统的测定方法相比，离子色谱法具有如下优点：简化测定环节，降低手工劳动强度；溶剂消耗少，避免了使用一些毒性较大的试剂，符合清洁生产理念；水样用量少，灵敏度高，测量范围 宽。