水中亞硝酸鹽氮檢測方法-分光光度計法

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水中亞硝酸鹽氮檢測方法-分光光度計法

 

一、方法概要

  磺胺(sulfanilamide)與水中亞硝酸鹽在 pH 2.0 至 2.5 之條件下,起偶氮化反應(diazotation)而形成偶氮化合物,此偶氮化合物與N-1-?基乙烯二胺二鹽酸鹽(N -(1- naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride)偶合,形成紫紅色偶氮化合物,以分光光度計在波長 543 nm 處測其吸光度而定量之,並以亞硝酸鹽氮之濃度表示之。

二、適用範圍

  本方法適用於飲用水水質、飲用水水源水質、地面水體、地下水、放流水及廢(污)水中亞硝酸鹽氮之檢驗,適用範圍為 10 至 1,000 &mug/L 之亞硝酸鹽氮。如使用 5 cm 光徑之樣品槽及綠色濾光鏡時,則適用範圍可為 5 至 50 &mug/L 之亞硝酸鹽氮。較高濃度的亞硝酸鹽氮,可將水樣稀釋後測定之。

三、干擾

(一)由於化學性質不相容,亞硝酸根、自由氯(free chlorine)及三氯化氮(NCl3)不太可能同時存在。當加入呈色試劑時,三氯化氮的存在會產生誤導性的紅色。

(二)Sb3+、Au3+、Bi3+、Fe3+、Pb2+、Hg2+、Ag+、Pt Cl62- 及VO32- 在檢驗時會產生沈澱,而造成干擾。

(三)銅離子會催化偶氮鹽之分解,而降低測定值。

(四)有色離子會改變呈色系統,而造成干擾。

(五)懸浮固體應先過濾去除之。

四、設備:採用下列任何一種光度計

(一)分光光度計:波長設在 543 nm 處,樣品槽之光徑至少在 1 cm 以上。

(二)濾光鏡片光度計:光徑至少在 1 cm 以上,配有在波長 540 nm 附近有最大穿透度之綠色濾光鏡。

(三)分析天平:可精秤至 0.1 mg。

五、試劑

(一)不含亞硝酸鹽之水:如果無法確定所使用之蒸餾水不含有亞硝酸鹽時,應按照下述任一方式製備不含亞硝酸鹽之水。在製備試劑溶液及稀釋時,應使用不含亞硝酸鹽之水。

1.於 1 L 蒸餾水中加入一小粒高錳酸鉀結晶,再加入一小粒氫氧化鋇或氫氧化鈣結晶。於硼矽材質之玻璃設備中再蒸餾之,捨棄最初 50 mL 餾出液,再收集不含有高錳酸鹽之餾出液。(當餾出液含有高錳酸鹽時,加入 DPD 試劑後,將會產生紅色)。N,N二乙基一對一苯二胺(N,N-Diethyl-p-phenylene-diamine,簡稱DPD)試劑之製備:溶解 1.0 g DPD 草酸鹽或 1.5 g 含五個結晶水 DPD 硫酸鹽或 1.1 g 無水之 DPD 硫酸鹽於含有 8 mL 1十3 硫酸及 200 mg 乙烯二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,簡稱 EDTA)二鈉鹽之蒸餾水中,定容至 1 L。貯存於含有玻璃瓶蓋之棕色瓶中,並置於暗處,當試劑褪色時即應捨棄。(草酸鹽具毒性,應小心避免吸入)

2.加入 1 mL 濃硫酸及 0.2 mL 硫酸亞錳溶液(36.4 g MnSO4?H2O/100 mL蒸餾水)於 1 L 蒸餾水中,再加入 1 至 3 mL 高錳酸鉀溶液(400 mg KMnO4 / L 蒸餾水)使其呈粉紅色,同五、試劑(一)1.之蒸餾步驟再蒸餾之。

(二)呈色試劑:於 800 mL 不含亞硝酸鹽之水中加入 100 mL 85 % 磷酸及 10 g 磺胺,待其完全溶解後,加入 1 g N-1-專有名詞基乙烯二胺二鹽酸鹽,混合溶解後,以不含亞硝酸鹽之水稀釋至 1L。若將溶液裝入棕色玻璃瓶內且貯存於冰箱中,約可保存一個月。

(三)草酸鈉(Sodium oxalate)溶液,0.05 N(0.025 M):取適量一級標準品(primary standard)之草酸鈉於 105 ℃ 烘乾至恒重,移入乾燥器放冷後,精秤 3.350 g 草酸鈉,將它溶於適量不含亞硝酸鹽之水中,稀釋至 1,000 mL。

(四)菲羅(Ferroin)指示劑:溶解1.485 g l,10-二氮雜菲(1,10-phenanthroline monohydrate)及0.695 g硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)於不含亞硝酸鹽之水中,稀釋至100 mL。

(五)重鉻酸鉀標準溶液,0.05 N(0.00833 M):溶解 2.452 g 經105℃ 乾燥 2 小時之一級標準品重鉻酸鉀於不含亞硝酸鹽之中,稀釋至 1L。

(六)硫酸亞鐵銨溶液,0.05 N(0.05 M):將 20 mL 濃硫酸緩慢加入適量不含亞硝酸鹽之水中,再將 19.607 g 硫酸亞鐵銨(Fe(NH4)2(SO4)2?6 H2O)加入此溶液,待溶解後,稀釋至1,000 mL,使用前標定之。

標定方法:稀釋 10.0 mL 0.05N 重鉻酸鉀標準溶液至100 mL,加入 30 mL 濃硫酸,冷卻至室溫,加入 2 至 3 滴菲羅專有名詞指示劑,再以 0.05 M 硫酸亞鐵銨滴定溶液滴定之,當溶液由藍綠色變為紅棕色時即為終點。

硫酸亞鐵銨滴定溶液當量濃度(N)=硫酸亞鐵銨滴定溶液當量濃度計算公式

(七)高錳酸鉀標準溶液, 0.05N(0.01 M):按照下述之任一方式配製,每 1 至 2 週標定一次。

1.溶解 1.6 g 高錳酸鉀於 1L 不含亞硝酸鹽之水中,貯存於附有玻璃瓶蓋之棕色玻璃瓶中,至少靜置一週後,小心倒出或以吸量管吸取上層澄清液,勿使沈澱物質受到攪動。

2.溶解 1.6 g 高錳酸鉀於 1,000 mL 不含亞硝酸鹽之水中,和緩煮沸 1 至 2 小時,置於冷暗處,隔夜後以玻璃濾器過濾之(過濾前後不可水洗),濾液貯存於附有玻璃瓶蓋之棕色玻璃中。

標定方法:

  取 20.00 mL 0.05N 草酸鈉溶液,稀釋至 100 mL,加入10.0 mL 1十1硫酸,快速加熱至 90 至 95 ℃ ,攪拌並以欲標定之高錳酸鉀標準溶液快速滴定之,至淡粉紅色之滴定終點至少維持一分鐘以上。另以不含亞硝酸鹽之水進行空白實驗。

高錳酸鉀滴定溶液當量濃度(N)=高錳酸鉀滴定溶液當量濃度計算公式

A:標定時高錳酸鉀滴定溶液所需體積(mL)

B:空白實驗高錳酸鉀滴定溶液所需體積(mL)
 

(八)亞硝酸鹽氮儲備溶液:溶解 1.232 g 亞硝酸鈉於適量不含亞硝酸鹽之水中,稀釋至 1,000 mL;即得 1.00 mL= 250 &mug 之亞硝酸鹽氮,保存時另加 1 mL 氯仿。

  因為亞硝酸根在濕氣存在下容易被氧化,一般而言,試藥級亞硝酸鈉之純度低於 99 %。

標定方法:

  以吸量管依序吸取 50.0 mL 0.05 N 高錳酸鉀溶液、5 mL濃硫酸和 50.0 mL亞硝酸鹽氮儲備溶液,置於附有玻璃瓶蓋之三角錐瓶或玻璃瓶中。在加入亞硝酸鹽氮儲備溶液時,吸管尖端須浸入高錳酸鉀溶液液面之下。輕輕搖動玻璃瓶,然後在加熱板上加熱至 70 至 80 ℃ ,每次加入 10 mL 0.05 N 草酸鈉溶液,直到高錳酸鉀之紫紅色褪色為止。再以 0.05 N 高錳酸鉀溶液滴定過量之草酸鈉至淡粉紅色之滴定終點。以不含亞硝酸鹽之水重覆上述步驟進行空白實驗,並於最後計算亞硝酸鹽氮濃度時作必要之修正。

  若以 0.05 N 硫酸亞鐵銨溶液取代草酸鈉溶液時,則可省略上述加熱步驟,但在最後高錳酸鉀滴定前,高錳酸鉀與亞鐵離子之反應時間需延長至 5 分鐘。

亞硝酸鹽氮儲備溶液濃度之計算公式如下:

亞硝酸鹽氮儲備溶液濃度計算公式

A:亞硝酸鹽氮儲備溶液之濃度(mg/mL)

B:高錳酸鉀標準溶液所使用之總體積(mL)

C:高錳酸鉀標準溶液之當量濃度(N)

D:草酸鈉或硫酸亞鐵銨標準溶液加入之總體積(mL)

E:草酸鈉或硫酸亞鐵銨標準溶液之當量濃度(N)

F:滴定時亞硝酸鹽儲備溶液取用之體積(mL)

(九)亞硝酸鹽氮中間溶液:精取亞硝酸鹽氮儲備溶液 12.5 / A mL(約50 mL),稀釋至 250 mL;即得 1.00 mL = 50.0 &mug 之亞硝酸鹽氮。每日使用前配製。

(十)亞硝酸鹽氮標準溶液:精取亞硝酸鹽氮中間溶液 10.00 mL,稀釋至 1,000 mL;即得 1.00 mL=0.500 &mug 之亞硝酸鹽氮。每日使用前配製。

六、採樣及保存

  樣品不可加酸保存,須於採樣後儘速分析以避免細菌將亞硝酸根轉化為硝酸根或氨氣。若要保存 2 天時,可放在 4 ℃ 冰箱冷藏。其他有關採樣及保存規定請參閱「(NIEA W102.50 A)水質檢驗方法總則-保存編 」。

七、步驟

(一)操作步驟

1.如果水樣中含有懸浮固體,以孔徑 0.45 &mum 之濾膜過濾之。

2.取 50.0 mL 或適量體積之水樣,視需要以 1 N 鹽酸或氫氧化銨調整水樣之 pH 值在 5 和 9 之間,稀釋至 50.0 mL,加入 2 mL 呈色試劑,充分混合之。

3.水樣在加入呈色試劑後 10 分鐘至 2 小時之間,使用適當光徑長度之樣品槽,以光度計在波長 543 nm 處測其吸光度。

(二)檢量線製備

  視實際需要配製三種以上不同濃度之亞硝酸鹽氮標準溶液,取 50.0 mL依(一)操作步驟 2 至 3 操作,繪製吸光度與亞硝酸鹽氮濃度(mg/L)之檢量線。

八、結果處理

亞硝酸鹽氮濃度(mg/L)=亞硝酸鹽氮濃度計算公式

九、品質管制

略。

十、精密度及準確度

  某一檢驗室以含 0.04、0.24、0.55 和 1.04 mg/L 亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮之廢水樣品進行檢驗,其標準偏差分別為 ±0.005、± 0.004、± 0.005 和 ± 0.01 mg/L。某一檢驗室以 0.24、0.55 和 1.05 mg/L 亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮之廢水樣品進行檢驗,其回收率分別 100%、102% 和 100%。

十一、參考資料

(一)American Public Health Association, American WaterWorks Association & Water Pollution Control Federation.1989. Standard Method for the Examination of Water and Wastewater,17th Ed.,Methods 4500-NO-2 B PP.4-129 ~ 4-131.APHA,Washington,DC.

(二)U.S.Environmental Protection Agency. Environmental Monitoring and Support laboratory.1983.Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes,Method 354.1. Cincinnati,Ohio.

 

註1:廢液分類處理原則-本檢驗廢液依一般無機廢液處理。

註2:本文引用之公告方法之內容及編碼,以環保署最新公告者為準。

 

本文取自行政院環保署檢測方法公告事項
中華民國91年11月28日環署檢字第0910083743A號公告
自中華民國92年2月28日起實施
NIEA W418.51C

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