凱氏氮

凱氏氮

凱氏氮是指以基耶達(Kjeldahl)法測得的含氮量,它包括氨氮和在此條件下能轉化為銨鹽 而被測定的有機氮化合物。此類有機氮化合物主要有蛋白質、胺基酸、肽、腖、核酸、尿素 以及合成的氮為負三價形態的有機氮化合物,但不包括疊氮化合物,硝基化合物等。

在水處理領域,一般認為總氮=總凱氏氮+硝氮+亞硝氮,凱氏氮=有機氮+氨氮

基本介紹

  • 中文名:凱氏氮
  • 外文名:Kjeldahl
  • 適用範圍:測定工業廢水
  • 原理:水中加入硫酸並加熱消解
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測定

水質凱氏氮的測定:GB 11891—89
Water quality-Determination of
kjeldahl nitrogen
本標準參照採用國際標準ISO 5663-1984《水質——凱氏氮的測定——硒催化礦化法》。

主題內容

主題內容 本標準規定了以凱氏(Kjeldahl)法測定氮含量的方法。它包括了氨氮和在此條件下能被轉化為銨鹽的有機氮化合物。此類有機氮化合物主要是指蛋白質、肽、腖、胺基酸、核酸、尿素及其他合成的氮為負三價態的有機氮化合物。它不包括疊氮化合物、連氮、偶氮、腙、硝酸鹽亞硝基、硝基、亞硝酸鹽、腈、肟和半卡巴腙類的含氮化合物。

適用範圍

1.1適用範圍
本標準適用於測定工業廢水、湖泊、水庫和其他受污染水體中的凱氏氮。
1.2測定範圍
凱氏氮含量較低時,分取較多試樣,經消解和蒸餾,最後以光度法測定氨。含量較高時,分取較少試樣,最後以酸滴定法測定氨。
1.3 最低檢出濃度
試料體積為50mL時,使用光程長度為10mm比色皿,最低檢出濃度為0.2mg/L。

原理

水中加入硫酸並加熱消解,使有機物中的胺基氮轉變為硫酸氫銨,游離氨和銨鹽也轉為硫酸氫銨。消解時加入適量硫酸鉀提高沸騰溫度,以增加消解速率,並以汞鹽為催化劑,以縮短消解時間。
消解後液體,使成鹼性並蒸餾出氨,吸收於硼酸溶液中。然後以滴定法或光度法測定氨含量。
汞鹽在消解時形成汞銨絡合物,因此,在鹼性蒸餾時;應同時加入適量硫代硫酸鈉,使絡合物分解。

試劑

本標準所用試劑除另有說明外,均為分析純試劑。實驗用水均為無氨水
3.1 無氨水製備
3.1.1 離子交換法:將蒸餾水通過一個強酸性陽離子交換樹脂(氫型)柱,流出液收集在帶有磨口玻塞的玻璃瓶中,密塞保存。
3.1.2 蒸餾法:於1L蒸餾水中,加入0.1mL濃硫酸,並在全玻璃蒸餾器中重蒸餾,棄去50mL初餾液,然後集取約800mL餾出液於具磨口玻塞的玻璃瓶中,密塞保存。
3.2 硫酸,P20=1.84g/mL。
3.3 硫酸鉀(K2SO4)。
3.4 硫酸汞溶液:稱取2g紅色氧化汞(HgO)或2.74g硫酸汞(HgSO4),溶於40mL(1+5)硫酸溶液中。
3.5 硫代硫酸鈉一氫氧化鈉溶液:稱取500g氫氧化鈉溶於水,另稱取25g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶於上述溶液中,稀釋至1L,貯於聚乙烯瓶中。
3.6 硼酸溶液:稱取20g硼酸(H3BO3)溶於水,稀釋至1L。
3.7 硫酸標準溶液,c(1/2H2SO4)=0.02mo1/L:分取11mL(1+19)硫酸,用水稀釋至1L。按下述操作進行標定。
稱取經180℃乾燥2h的基準試劑碳酸鈉(Na2CO3)約0.5g(稱準至0.0001g),溶於新煮沸放冷的水中,移入500mL容量瓶內,稀釋至標線。
移取上述25.00mL碳酸鈉溶液於150mL錐形瓶中,加25mL新煮沸放冷的水,加1滴甲基橙指示液(0.5g/L),用硫酸標準溶液滴定至淡橙紅色止,記錄用量。
計算:
式中:c——硫酸標準溶液濃度,mo1/L;
m——稱取碳酸鈉質量,g;
V——硫酸標準溶液滴定消耗體積,mL;
53——碳酸鈉(1/2H2SO3)摩爾質量
3.8 甲基紅-亞甲藍混合指示液:稱取200mg甲基紅溶於100mL95%乙醇。稱取100mg亞甲藍溶於50mL95%乙醇。以兩份甲基紅溶液與一份亞甲藍溶液混合後供用。每月配製。

儀器

4.1 凱氏定氮蒸餾裝置
參見下圖。
4.1.1 500mL凱氏瓶。
4.1.2 氮球。
4.1.3 直形冷凝管(300mm)。
4.1.4 導管。
4.2 10mL酸式微量滴定管。

採樣貯存

實驗室樣品可貯於玻璃瓶或聚乙烯瓶中。
如不能及時進行測定,應加入足夠的硫酸(3.2),使pH小於2,並在4℃保存。

步驟

6.1 試料
分取250mL試樣,經消解、蒸餾後所得餾出液,取試料最大體積為50.0mL,可測定凱氏氮最低濃度為0.2mg/L(光度法)。分取25.0mL試樣,經消解、蒸餾後所得餾出液全部作為試料,可測定凱氏氮濃度高至100mg/L(酸滴定法)。
6.2 測定
6.2.1 試樣體積的確定:按下表分取適量,移入凱氏瓶中。
水樣中凱氏氮含量(mg/L)
試樣體積(mL)
~10
250
10~20
100
20~50
50.0
50~100
25.0
6.2. 2 消解:加10.0mL硫酸(3.2),2.0mL硫酸汞溶液(3.4),6.0g硫酸鉀(3.3)和數粒玻璃珠於凱氏瓶中,混勻,置通風櫃內加熱煮沸,至冒三氧化硫白色煙霧並使液體變清(無色或淡黃色),調節熱源使繼續保持沸騰30min,放冷,加250mL水,混勻。
6.2.3 蒸餾:將凱氏瓶斜置使成約45o角,緩緩沿瓶頸加入40mL硫代硫酸鈉-氫氧化鈉溶液(3.5),使在瓶底形成鹼液層,迅速連線氮球和冷凝管,以50mL硼酸溶液(3.6)為吸收液,導管管尖伸入吸收液液面下約1.5cm,搖動凱氏瓶使溶液充分混合,加熱蒸餾,至收集餾出液達200mL時,停止蒸餾。
6.2.4 氨的測定:加2~3滴甲基紅-亞甲藍指示液(3.8)於餾出液中,用硫酸標準溶液(3.7)滴定至溶液顏色由綠色至淡紫色為終點,記錄用量。
6.3 空白試驗
按6.2所述步驟進行空白試驗,以與試樣相同體積的水代替試樣。

結果表示

凱氏氮含量接式(2)計算:
式中:CN——凱氏氮含量,mg/L;
V1——試樣滴定所消耗的硫酸標準溶液體積,mL;
VO——空白試驗滴定所消耗的硫酸標準溶液體積,mL;
V——試樣體積,mL;
C——滴定用硫酸標準溶液濃度,mo1/L;
14.01——氮(N)的摩爾質量。

特殊說明

8.1 氨的測定除酸滴法外,亦可採用納氏試劑比色法或水楊酸一次氯酸鹽分光光度法。
餾出液移入250mL容量瓶中,加水至標線,混勻後,分取適量(使氨氮含量不超過0.1mg)移入50mL比色管中,滴加1mo1/L氫氧化鈉溶液至pH7~9,用水稀釋至標線,以納氏試劑比色法(見GB 7479《水質 銨的測定 蒸餾和滴定法》)測定氨量。
如以水楊酸一次氯酸鹽分光光度法(見GB 7481《水質銨的測定 水楊酸分光光度法》)測氨,則應以50mL 0.02mo1/L硫酸標準溶液代替硼酸溶液為吸收液,其餘操作步驟相同。
8.2 蒸餾後殘液中,含硫化汞沉澱,應過濾分離後作妥善處理。
附加說明:
本標準由國家環境保護局標準處提出。
本標準由杭州市環境保護監測站負責起草。
本標準主要起草人沈叔平。
本標準委託中國環境監測總站負責解釋。

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