应用间苯二酚快速测定水中硝酸盐含量的方法与流程

1.本发明涉及水中硝酸盐含量的检测技术领域，尤其涉及应用间苯二酚快速测定水中硝酸盐含量的方法。


背景技术：

2.水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一，其测定有助于评价水体被污染和自净状况。总氮是水中各种形态无机和有机氮的总量，包括no
3-、no
2-和nh
4
等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮。
3.随着含有大量氮的生活污水的排放，大量有机物在水中降解，最终可能破坏生态平衡。因此需要对水质进行监控，对水中氮的含量进行检测，测定各种形态的含氮化合物，有助于评价水体被污染和自净的状况。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种应用间苯二酚快速测定水中硝酸盐含量的方法，测试方法简单、测试效果稳定，数据可信度高。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：间苯二酚法快速测定水中硝酸盐含量的方法，包括以下步骤：步骤一：绘制标准曲线；步骤二：测定试样的吸光度；取1.0ml试样于10ml比色管中，加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液以及定量的浓硫酸；震荡比色管，使试样与间苯二酚溶液及浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线，然后测定吸光度；步骤三：将步骤二测定的试样的吸光度与标准曲线进行比较，查得试样中硝酸盐的含量。
6.作为优选的技术方案，绘制标准曲线步骤中，包括取六个10ml比色管，分别移取1ml含有不同浓度的硝酸钾标准液于六个比色管中；分别向六个比色管中加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液和定量的浓硫酸，震荡比色管、使试样与间苯二酚溶液及浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向每个比色管中添加去离子水稀释至刻度线，于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度；利用测定的六个吸光度值绘制标准曲线。
7.作为优选的技术方案，步骤二中，浓硫酸的添加量大于或等于1.4ml。
8.作为优选的技术方案，步骤二中，浓硫酸的添加量为1.4~1.6ml。
9.作为优选的技术方案，测试时选用配置完成后避光保存时间小于三十天的间苯二酚溶液。
10.作为优选的技术方案，步骤二中，试样与间苯二酚和浓硫酸充分混合后，对试样采
取降温措施使试样降温至室温。
11.作为优选的技术方案，对试样采取的降温措施前为先将比色管静置，静置时间大于5min。
12.作为优选的技术方案，将静置后的比色管置于20℃的冷凝水中冷却，冷却时间为3~5min。
13.作为优选的技术方案，通过风扇对静置后的比色管进行冷却降温，冷却时间为3~5min。
14.利用上述测试方法对水中硝酸盐含量进行检测，测试简单，可利用提前配置好的间苯二酚溶液，无需现场配置，可大大减少测试时间；同时，对混合后的试样采取人为降温干涉，可大大减少其降温冷却时间，检测效率高，不影响测试数据，检测精准，可信度高；适用于在线检测，利于推广应用。
具体实施方式
15.间苯二酚法快速测定水中硝酸盐含量的方法，包括以下步骤：步骤一：绘制标准曲线；用移液管分别移取1.0ml不同浓度的酸钾标准液于不同的10ml比色管中，分别加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液和定量的浓硫酸，震荡比色管、使试样与间苯二酚和浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线，于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度；利用六个测定的吸光度值绘制标准曲线。
16.具体的，包括配置硝酸钾标准液：首先，准确称取0.438g在105℃-110℃干燥2小时的无水硝酸钾，溶解后转入1l容量瓶中，稀释至1l。
17.然后，移取硝酸钾标准液0.10 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有0.2ug的二氧化氮；移取硝酸钾标准液1.00 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有2.0ug的二氧化氮；移取硝酸钾标准液5.00 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有10.0ug的二氧化氮；移取硝酸钾标准液7.50 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有15.0ug的二氧化氮；移取硝酸钾标准液10.00 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有20.0ug的二氧化氮；移取硝酸钾标准液20.00 ml于100ml容量瓶中，用去离子水稀释至100ml，摇匀；此溶液相当于1ml含有40.0 ug的二氧化氮。
18.绘制标准曲线时，分别移取1ml含有0.2ug 、2.0ug、10.0ug、15.0ug、20.0ug、40.0 ug的二氧化氮的硝酸钾标准液于六个10ml比色管中；然后分别向六个比色管中加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液和定量的浓硫酸，震荡比色管、使试样与间苯二酚溶液及浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线，于0.5cm比色皿中，
在360nm波长处测定吸光度；利用测定的吸光度值绘制标准曲线。其中，浓硫酸的添加量为1.4~1.6ml。
19.步骤二：测定试样的吸光度；用移液管移取1.0ml试样于10ml比色管中，加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液以及与定量的浓硫酸；震荡比色管，使试样与间苯二酚和浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线；于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度；其中，浓硫酸的添加量与绘制标准曲线时所使用的量相同，一般大于1.4ml即可。最佳的，浓硫酸的添加量为1.4~1.6ml。
20.试样与间苯二酚溶液和浓硫酸充分混合后，先将比色管静置5min，使试样与间苯二酚溶液和浓硫酸充分反应；然后将比色管置于20℃的冷凝水中冷却，冷却时间为3~10min；待冷却至室温后，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线；于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度。
21.为了提高测试效率，同时使得本测试方法可通过在线设备实施，间苯二酚溶液可提前配置，间苯二酚溶液配置完成后，避光保存时间应小于三十天。
22.配置质量分数为0.5%的间苯二酚溶液：称取5 g间苯二酚（c6h6o2）溶于500 ml去离子水中，加500ml去离子水充分溶解，转移至1000ml容量瓶，用去离子水稀释至刻度线，混匀，避光保存。
23.浓硫酸为质量分数大于98%的硫酸。
24.步骤三：将步骤二测定的试样的吸光度与标准曲线进行比较，即可查得试样中硝酸盐的含量。
25.以不同浓度的硝酸钾标准液模拟不同浓度的水样，以验证本测试方法的可行性。操作步骤为：重复多组试验，每组试验均取不同浓度的1ml的硝酸钾标准液于10ml比色管中，分别向每个比色管中加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液和1.4ml的浓硫酸，震荡比色管、使试样与间苯二酚溶液和浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线，于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度。
26.重复进行七组试验，实验数据如下：
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k值是线性曲线的系数，例如上表中，1组的k值为58.34，2组的k值为58.70。通过数据可以看出：实验数据的曲线拟合性较好，k值波动不大。
27.因此，利用上述方法测定水中硝酸盐含量效果好、稳定性好、适用性强，规范操作的前提下，具有很好的线性曲线。
28.因为浓硫酸具有极强的氧化性，所以浓硫酸不同的添加量会对实验结果造成影响，申请人通过大量对照试验验证不同浓硫酸添加量对实验结果的影响，目的是寻找最稳定、最合适的浓硫酸添加量。
29.对照试验一操作步骤为：重复多组试验，每组试验均取不同浓度的1ml的硝酸钾标准液于10ml比色管中，分别向每个比色管中加入1ml 质量分数为0.5%的间苯二酚溶液和1.6ml的浓硫酸，震荡比色管、使试样与间苯二酚溶液和浓硫酸充分混合；待冷却至室温，向比色管中添加去离子水稀释至刻度线，即稀释至10ml；于0.5cm比色皿中，在360nm波长处测定吸光度。
30.三组试验数据记录如下：
综合以上分析：当浓硫酸添加量为1.6ml时，测定结果显示，重现性较好、线性较好、稳定性很好。
31.对照试验二试验操作与对照试验一相同，不同点在于浓硫酸添加量为1.5ml。
32.进行六组试验，实验数据如下：综合以上分析：浓硫酸添加量为1.5ml时，能出现较好的线性效果。
33.对照试验三试验操作与对照试验一相同，不同点在于浓硫酸添加量为1.4ml。
34.进行两组试验，实验数据如下：
综合以上分析：当浓硫酸添加量为1.4ml时，测定结果显示，重现性较好、线性较好。
35.对照试验四试验操作与对照试验一相同，不同点在于，本次实验浓硫酸添加量为1.2ml。
36.进行三组试验，实验数据如下：综合以上分析：当浓硫酸添加量为1.2ml时，测定结果显示，重现性不好、线性不好、稳定性差。这是因为浓硫酸添加量少，导致显色不稳定，即使规范操作，再次测定，线性效果也不好，不能很好的反应硝酸盐含量和吸光度的关系。
37.对照试验五试验操作与对照试验一相同，不同点在于浓硫酸添加量为1.0ml。
38.进行三组试验，实验数据如下：
综合以上分析：当浓硫酸添加量为1.0ml时，测定结果显示，重现性较好、线性较好、稳定性较差。
39.与浓硫酸添加量1.2ml相比较，由于浓硫酸添加量较少，同样的冷却时间内，降温更好，稳定性相比也更好，测试的数据比较稳定；与浓硫酸添加量为1.4-1.6ml相比，浓硫酸添加量不足，k值算波动不大，但是标准曲线的线性关系稳定性不高。
40.综合以上试验数据可知，随着浓硫酸添加量的增加曲线的线性更好，数据也更稳定，当浓硫酸添加量在1.0ml、1.2ml时标准曲线线性很差，不能更很好地反应硝酸盐浓度和吸光度的线性关系；当浓硫酸添加量为1.4ml时候，标准曲线的重现性、线性很好，随着继续增加浓硫酸的添加量，标准曲线的线性关系依然很好，实验数据很稳定，说明随着浓硫酸添加量的增加，氧化程度越来越高，稳定性越来越好，标准曲线线性也越来越好。当浓硫酸添加量为1.5ml时候，经过反复试验，得出的数据图，线性较好，进一步调整浓硫酸的添加量，当浓硫酸添加量为1.6ml时，得出的数据线性也很好，数据更稳定。
41.浓硫酸添加量的增加有利于硝酸根的稳定存在，测试结果更稳定。但是在使用浓硫酸添加量为1.6ml时，稀释过程中放出的热量较多，冷却时间较长。结合在线测试设备的使用寿命和试剂的使用量问题，浓硫酸添加量最佳为1.4ml。
42.为了验证间苯二酚溶液的质量分数不同对测试的影响，进行了对照试验六和对照试验七，试验所用的间苯二酚为现场配制，避光保存。
43.对照试验六：试验操作与对照试验三相同，所采用的间苯二酚溶液的质量分数为0.5%。
44.进行两组试验，实验数据如下：
通过以上数据可以看出：根据实验数据绘制标准曲线，曲线的线性较好，显色稳定。
45.对照试验七：试验操作与对照试验三相同，不同点在于所采用的间苯二酚溶液的质量分数为5%。
46.进行两组试验，实验数据如下：通过以上数据可以看出：两组据线性效果较好，显色稳定；但是线性不稳定，这是由于间苯二酚浓度较大，显色不稳定。
47.对照试验六和对照试验七数据对比可知，间苯二酚配制5%浓度不如0.5%的稳定，实验结果显示两种浓度线性都很好，但是0.5%浓度下显示更稳定，应用1ml的间苯二酚添浓度0.5%最佳。
48.要想把实验结果转化为产品，保证客户使用的方便性，间苯二酚不可能经常性更换，所以还需要测定间苯二酚避光保存时间对实验结果的影响。为了验证间苯二酚保存时间对测试的影响，进行了对照试验八和对照试验九。
49.对照试验八：试验操作与对照试验三相同，不同点在于，对照试验八所添加的间苯二酚溶液为配置后避光保存10天的间苯二酚溶液，对照试验三则是现场配置的间苯二酚溶液。
50.进行两组测试，实验数据如下：
对照试验九：试验操作与对照试验三相同，不同点在于，对照试验九所添加的间苯二酚溶液为配置后避光保存20天的间苯二酚溶液。
51.进行两组测试，实验数据如下：通过以上数据可以看出：间苯二酚溶液配置后可在长时间避光保存，仍保持优异的性能，间苯二酚的稳定性好。使用的间苯二酚溶液低温、避光保存前提下，对实验结果影响不大。
52.经试验验证，间苯二酚在30天之内避光保存能够保持较高的稳定性，再次使用时，标准曲线重现性较好，标准曲线线性依然很好。30天后虽有重现性，但是显色不稳定，曲线拟合也不好；所以测试宜采用避光稳定保存小于30天的间苯二酚，以保证测试准确度。
53.随着测试需求的提高，测试效率也影响着测试方法能否得到更广泛的应用。为了验证冷却时间对测试的影响，进行了对照试验十和对照试验十一。
54.对照试验十试验操作与对照试验三相同，不同点在于：对照试验三是硝酸钾标准试液与间苯二酚和浓硫酸混合后自然降温至室温；对照试验十则是硝酸钾标准试液与间苯二酚和浓硫酸混合后，先静置5min然后用20℃冷凝水冷却3min；再稀释至刻度线并测定吸光度。
55.重复两组试验，实验数据如下：
对照试验十一试验操作与对照试验三相同，不同点在于：对照试验三是硝酸钾标准试液与间苯二酚和浓硫酸混合后自然降温至室温；对照试验十一则是硝酸钾标准试液与间苯二酚和浓硫酸混合后，先静置5min充分反应，然后用20℃冷凝水冷却5min；再稀释至刻度线并测定吸光度。
56.重复两组试验，实验数据如下：通过以上对照试验十和对照试验十一数据可以看出：根据数据绘制标准曲线，曲线的线性较好，显色稳定。
57.申请人还验证了其它冷却措施的效果，例如通过风扇对比色管内的试样降温，同样可满足测试需求。通过大量试验验证，风冷3min后基本稳定，延长至5min效果基本维持不变，虽然冷却时间越长显色越稳定，综合考虑测试效率和测试准确性，风冷时间以2min-5min最佳。实验过程中吸光度的值受温度影响较大，自然冷却时间长，影响测试效率。上述对照试验数据可以看出，为了节约测试时间，测试时可以采取一定的降温措施减少冷却时间，通过采取降温措施对试样降温并不影响标准曲线的拟合性，还能提高工作效率。
58.综合以上实验，结合实验数据得出相关结论：应用上述方法测定水中硝酸盐含量方法可行性很强。
59.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。