污泥中氮、磷測定的簡化

污泥中的氮和磷是污泥特征的重要指標。它是污泥的回收和處理，尤其是肥料和農業的主要指標。這是城市污泥處理和處理前必須測定的傳統指標之一。我國目前有關污泥特性測定尚無統一標準。多項特性指標如重金屬、有機質含量、氰化物等都是借鑒其它行業標準測定方法。根據文獻廢水中總氮、總磷的測定常用方法為過硫酸鉀氧化后紫外分光光度計測量。過硫酸鉀具有較強的氧化性,使溶液中各種形態的氮轉化為硝酸鹽類氮,在紫外光區220nm及275nm處測定試液的吸光度,進而求算出總氮含量。環境樣品(如水、土壤)中磷的測定方法則一般采用鉬酸銨分光光度法,在酸性條件下,使正磷酸鹽生成磷鉬藍,在700nm處測定吸光度進而測定磷含量。與總氮的測定類似,必須將樣品中含磷化合物轉化為正磷酸鹽,同樣可以通過加氧化劑來實現。污泥樣品中總氮、總磷的測定借鑒上述方法,由于二者都有氧化過程,因此本實驗中考慮在前處理階段同時用過硫酸鉀做氧化劑進行樣品的氧化,并且樣品的熔解也可以同時進行,只是在后期的試液的顯色、測定時分開進行,從而節省處理時間,簡化處理流程。1標準溶液的配制721分光光度計(3cm比色皿);UV23000紫外分光光度計(1cm石英比色皿);50mL、25mL玻璃磨口具塞比色管;醫用高壓蒸汽消毒器100μg/mL的硝酸鉀標準貯備液;50μg/mL的磷酸鉀標準貯備液;1+9鹽酸;鉬酸銨溶液:溶解13g鉬酸銨于100mL水中,溶解0.35g酒石酸銻鉀于水中,在不斷攪拌下,把鉬酸銨溶液徐徐加入到300mL的1+1硫酸中,再加入酒石酸銻鉀溶液并且混合均勻,將此溶液儲存于棕色瓶中;10%抗壞血酸溶液;5%過硫酸鉀溶液;2%氫氧化鈉溶液;混合氮、磷標準液:分別移取硝酸鉀貯備液50mL,磷酸鉀貯備液10mL至250mL容量瓶中,用無氨水稀釋至刻度。每毫升溶液含氮20μg,含磷2μg。2實驗方法2.1高壓蒸汽消毒液的制備取6支50mL比色管分別移取0、1、2、4、6、8mL混合標準溶液,用無氨水稀釋至25mL,加堿性過硫酸鉀溶液10mL。塞緊磨口塞,用紗布和線繩捆扎,以防止消解時過分蒸發和過硫酸鉀分解出的氧氣逸出。將比色管置于高壓蒸汽消毒器中,加熱至120℃時開始計時,通過通斷電源將溫度控制在120～124℃范圍內,消解30min后自然冷卻至不噴氣后,取出樣品,放置至室溫。用無氨水將比色管中試液稀釋至50mL,另取一套25mL比色管分取25mL消解液。將此系列分別加入1+9鹽酸溶液1mL,搖勻,送紫外分光光度計分別測定220nm和275nm波長處的吸光度值,計算A=A220-A275,繪制N標準曲線,見圖1;將50mL比色管中剩下的25mL消解液分別加入抗壞血酸溶液1mL,搖勻,30s后,再加入2mL鉬酸銨溶液,搖勻,15min后在700nm處測定吸光度值,繪制P標準曲線,見圖2。2.2樣品空白的制備精密稱取103℃、3h烘干并研磨后的的污泥樣品0.15g置于鎳坩堝中,用95%乙醇稍濕潤,加2g固體氫氧化鈉于坩鍋底部鋪平,暫時存放于大干燥器中,以防潮解,然后將坩鍋放于馬弗爐中,由低溫升至720℃,保持15min,待馬弗爐溫度降至室溫后取下,用同樣的方法做樣品空白。2.3容量瓶接收液上述樣品及空白經冷卻后用熱水脫堝,收集液冷卻后過濾,濾液用100mL容量瓶承接,取一定量(一般取10mL)濾液轉移至50mL比色管中。之后處理流程同氮、磷標準曲線,所測得氮、磷待測液吸光度值通過內插法由氮、磷標準曲線分別獲得含量值。3結果與討論3.1氧化還原反應實驗中所用樣品為烘干后的干污泥樣,消解方式常用酸或堿進行消解。在這里,酸溶容易造成樣品中銨態氮的揮發;另外,酸溶解污泥樣品會導致樣品收集液呈酸性,后面的步驟中過硫酸鉀與樣品氧化還原反應時會分解放出O2和H+,酸溶樣必然帶入更多的H+,將抑制過硫酸鉀的分解,而堿的加入會中和釋放出的H+,有利于樣品的下一步氧化還原反應的進行。鑒于此,選擇固體氫氧化鈉高溫狀態下熔解污泥樣品,根據后面加入的過硫酸鉀的量計算可知加入2g固體氫氧化鈉可以保證過硫酸鉀的完全分解。3.2檢測波長的確定將總氮待測液在紫外分光光度計上分別于220nm和275nm處測定吸光度,再用校正后的吸光度A=A220-A275對照標準曲線計算樣品液中氮含量。用紫外分光光度計掃描體系測量獲得的磷鉬藍吸收光譜表明磷鉬藍在700nm和900nm處有吸收峰,根據分光光度計的波長范圍,試驗中選用700nm做為測定波長。待測液中磷鉬藍顯色時間一般為15min,室溫低于20℃時,可適當延長顯色時間。3.3中和和堿條件下樣品對總磷測定值的影響總氮的測定要求pH在6～7左右。通過對照實驗發現,當待測液呈堿性時,吸光度值有增大現象,以空白樣為例,空白樣待測液若不滴加1+9鹽酸溶液(pH約為10.4)直接用紫外分光光度計測定吸光度為0.117,加入1mL的1+9鹽酸溶液后(pH約為6.6)為0.044,表明堿性條件下會使測定值偏大,其原因可能是堿性條件下溶液易吸收CO2,生成少量CO2?332-沉淀,同時堿性條件下也易生成部分金屬氫氧化物沉淀,導致吸光度增大。本實驗中所測污泥樣品在經堿熔后待測液的一般都呈堿性,應加入一定量的酸溶液進行中和,對照實驗表明:加入1mL的1+9鹽酸溶液后,再滴加少量酸溶液吸光度基本保持不變,即加入1mL的1+9鹽酸可以保證測定所需酸度,此時pH為6～7左右。總磷測定中實際測定的是最后生成的磷鉬藍,它在一定酸度條件下生成的,pH過高或過低都會對測定結果有較大影響。堿性條件下時,樣品待測液中可以明顯看到沉淀的存在,必然要影響吸光度測定值;但是當pH過低時,又會使吸光度值降低。對照試驗表明pH為3左右適宜測定。3.4實驗結果的分析由于沒有標準污泥樣,但所測為干污泥,類似土壤樣品,選擇已知氮、磷含量的土壤樣品做驗證實驗,同時做了加標回收實驗。實驗結果見表1。由表1的結果可以看出,該實驗方法用于聯合測定污泥樣品中的氮、磷含量能夠準確測定出污泥中的氮、磷含量。4總氮、總磷聯合測定的標準混合液的配制污泥樣品中的不同形式的氮、磷均可通過加入氧化劑轉化為硝酸鹽及正磷酸鹽,這是污泥樣品中總氮、總磷測定在前處理階段能夠聯合進行的原因。酸度調節是