定氮仪对于水分氨氮含量的分析测定
测定水中的氨氮常用的方法有纳氏试剂比色法、*-次氯酸钠比色法、电极法和滴定法。
氨氮测定方法的选择主要考虑氨的浓度和存在的干扰物质，若存在浊度、颜色和钙镁等能被氢氧根沉淀的物质，可以用预蒸馏除去。目前国内普遍采用的蒸馏装置是带氮球的定氮蒸馏装置，需要用手工进行蒸馏、吸收、滴定操作，影响测定结果准确性的因素较多，操作费时、费力。采用自动凯氏定氮仪，可以使蒸馏、滴定自动完成，影响蒸馏滴定的因素可以自动控制，提高了测定结果的准确度。
1 实验部分
1. 1 主要仪器与试剂
凯氏定氮仪：K-370型，瑞士Buchi公司；分光光度计：DR 4000/U型，美国Hach公司；阳离子色谱仪： ICS-90型，美国Dionex公司；氨氮标准储备液： 1000 mg/L。上海计量测试中心；硫酸标准工作溶液：c（1/2 H2SO4）=0.010 30mol/L;硼酸、*、二氯（禁词）化（禁词）汞、氢氧化钾、四水合酒石酸钾钠：分析纯；硼酸吸收液：称取20 g硼酸，溶解于1 L的纯水中；纳氏试剂：称取20 g*溶于约100 mL的水中，边搅拌边加二氯（禁词）化（禁词）汞结晶粉末约10 g,至出现朱红色沉淀不易溶解时，改加饱和二氯（禁词）化（禁词）汞溶液，并充分搅拌，当出现微量朱红色沉淀不易溶解时，停止加氯（禁词）化（禁词）汞溶液；另称取60 g氢氧化钾溶于水，并稀释至250 mL,充分冷却至室温后，将上述溶液在搅拌下，徐徐注入氢氧化钾溶液中，用水稀释至400mL,混匀，静止过夜。取上清液使用；酒石酸钾钠溶液：称取四水合酒石酸钾钠50 g溶解于100mL纯水中，加热煮沸，放冷，用纯水定容至100 mL;四丁基氢氧化铵溶液：量取100mL 55%四丁基氢氧化铵，用纯水稀释，加入到2.1 L离子色谱再生液瓶中，加纯水至瓶颈，摇匀，补加纯水至溢出；甲烷磺酸溶液：量取2.6 mL甲烷磺酸，用超纯水定容至2 L,作为离子色谱淋洗液；轻质氧化镁：上海统亚化工科技有限责任公司；实验用水：电阻率大于18M8#cm。
1. 2 实验方法
设定凯氏定氮仪的方法参数，硼酸吸收液用量为60 mL,建立样品表。将50 mL水样加入凯氏定氮仪的蒸馏管中，再加入0. 05 g轻质氧化镁，迅速将蒸馏管与凯氏定氮仪连接，启动凯氏定氮仪，开始自动进行蒸馏、吸收、滴定操作。在测定水样之前，用测定样品的相同方法测定纯水样品，测定空白消耗的滴定液的用量。仪器在滴定结束后，自动计算出水中氨氮的浓度。
2 结果与讨论
2. 1 滴定终点
用凯氏定氮仪测试样品，通过pH电极测定得到滴定终点。利用仪器显示的滴定数据绘制氨氮的滴定曲线，如图1所示。根据滴定曲线可以计算出滴定的等当点在pH=4.6~4.8,故将滴定终点设定在pH=4.65。
图1氨氮滴定曲线
2. 2 氧化镁的投加量
轻质氧化镁的加入是为了使预蒸馏样品在微碱性的条件下蒸馏。水样的pH值对氨氮的回收率影响较大。pH值过高，可使部分有机氮转变为氨， pH值过低，氨氮的回收率低[3]。由于凯氏定氮仪的蒸馏管体积限制，水样的体积设定为50 mL,用氢氧化钠或盐酸调节水样的pH值为中性，在样品中加入不同质量的氧化镁，用pH计测试水样蒸馏前后的pH值。试验证明， 50mL样品中加入0. 05 g氧化镁比较合适。
2. 3 蒸汽功率
蒸汽功率影响蒸馏温度、馏出速度和馏出液的体积。通过改变蒸汽功率，测试浓度为20.0 mg/L的标准样品，结果表明，蒸汽的产生量在50% ~100%范围内对测试结果没有影响。
2. 4 蒸馏时间
设定蒸汽功率为100%,氧化镁与样品反应的时间为5s,改变自动蒸馏时间（从120~480 s），测试浓度为20.0 mg/L的标准样品。结果表明， 240 s的蒸馏时间可以使氨氮全部从样品中蒸馏出来。随着蒸馏时间的增加，蒸馏出的溶液体积增加较快，影响测定结果的准确性。
2. 5 测定下限
设定蒸汽功率为100%,氧化镁与样品反应的时间为5 s,蒸馏时间为240 s,重复测定浓度为1.00mg/L的氨氮标准溶液4次，测定结果分别为1.1、1.1、1.1、1.1 mg/L,测定结果的相对误差为10%;测定浓度为0.40 mg/L的氨氮标准溶液4次，测定结果分别为0.5、0.6、0.5、0.5 mg/L,测定的相对误差为31%,可以认为方法的定量测定下限为1 mg/L,这与空白实验结果相符。
2. 6 精密度与准确度
用氨氮标准样品和实际水样分别连续进行5次测定，测定结果列于表1。由表1可知测定结果具有良好的精密度，标准样品的测试值与标准值相吻合。
另取两种水样，加入一定量的氨氮标准溶液，进行加标回收试验，测定结果列于表2。
表1 方法的精密度试验结果
表2 样品的加标回收试验结果
由表2可知，样品的加标回收率为96% ~104%。
2. 7 方法比对
分别用本法和纳氏试剂比色法及离子色谱法测试样品中的氨氮，测定结果列于表3。由表3可见，对于有机废水，采用自动凯氏定氮仪和纳氏试剂比色法测定结果比离子色谱法的测定结果略高，原因是有机废水中部分有机氮在测定条件下会参与测试反应，而离子色谱法前处理采用C18的小柱除去有机物，有机氮不干扰离子色谱的测定。
表3 方法比对试验结果 mg/L
3 结语
用自动凯氏定氮仪测试水中的氨氮具有自动简便、快速的特点，测量的精密度及准确度可以满足分析需要。
