污泥中氮、磷測(cè)定的簡(jiǎn)化

污泥中的氮和磷是污泥特征的重要指標(biāo)。它是污泥的回收和處理，尤其是肥料和農(nóng)業(yè)的主要指標(biāo)。這是城市污泥處理和處理前必須測(cè)定的傳統(tǒng)指標(biāo)之一。我國(guó)目前有關(guān)污泥特性測(cè)定尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。多項(xiàng)特性指標(biāo)如重金屬、有機(jī)質(zhì)含量、氰化物等都是借鑒其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。根據(jù)文獻(xiàn)廢水中總氮、總磷的測(cè)定常用方法為過硫酸鉀氧化后紫外分光光度計(jì)測(cè)量。過硫酸鉀具有較強(qiáng)的氧化性,使溶液中各種形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽類氮,在紫外光區(qū)220nm及275nm處測(cè)定試液的吸光度,進(jìn)而求算出總氮含量。環(huán)境樣品(如水、土壤)中磷的測(cè)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(lán),在700nm處測(cè)定吸光度進(jìn)而測(cè)定磷含量。與總氮的測(cè)定類似,必須將樣品中含磷化合物轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽,同樣可以通過加氧化劑來實(shí)現(xiàn)。污泥樣品中總氮、總磷的測(cè)定借鑒上述方法,由于二者都有氧化過程,因此本實(shí)驗(yàn)中考慮在前處理階段同時(shí)用過硫酸鉀做氧化劑進(jìn)行樣品的氧化,并且樣品的熔解也可以同時(shí)進(jìn)行,只是在后期的試液的顯色、測(cè)定時(shí)分開進(jìn)行,從而節(jié)省處理時(shí)間,簡(jiǎn)化處理流程。1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制721分光光度計(jì)(3cm比色皿);UV23000紫外分光光度計(jì)(1cm石英比色皿);50mL、25mL玻璃磨口具塞比色管;醫(yī)用高壓蒸汽消毒器100μg/mL的硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液;50μg/mL的磷酸鉀標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)過分蒸發(fā)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(shí)開始計(jì)時(shí),通過通斷電源將溫度控制在120～124℃范圍內(nèi),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(jì)分別測(cè)定220nm和275nm波長(zhǎng)處的吸光度值,計(jì)算A=A220-A275,繪制N標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定吸光度值,繪制P標(biāo)準(zhǔn)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(rùn),加2g固體氫氧化鈉于坩鍋底部鋪平,暫時(shí)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(jīng)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(zhuǎn)移至50mL比色管中。之后處理流程同氮、磷標(biāo)準(zhǔn)曲線,所測(cè)得氮、磷待測(cè)液吸光度值通過內(nèi)插法由氮、磷標(biāo)準(zhǔn)曲線分別獲得含量值。3結(jié)果與討論3.1氧化還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所用樣品為烘干后的干污泥樣,消解方式常用酸或堿進(jìn)行消解。在這里,酸溶容易造成樣品中銨態(tài)氮的揮發(fā);另外,酸溶解污泥樣品會(huì)導(dǎo)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(yīng)時(shí)會(huì)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(huì)中和釋放出的H+,有利于樣品的下一步氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。鑒于此,選擇固體氫氧化鈉高溫狀態(tài)下熔解污泥樣品,根據(jù)后面加入的過硫酸鉀的量計(jì)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(cè)波長(zhǎng)的確定將總氮待測(cè)液在紫外分光光度計(jì)上分別于220nm和275nm處測(cè)定吸光度,再用校正后的吸光度A=A220-A275對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品液中氮含量。用紫外分光光度計(jì)掃描體系測(cè)量獲得的磷鉬藍(lán)吸收光譜表明磷鉬藍(lán)在700nm和900nm處有吸收峰,根據(jù)分光光度計(jì)的波長(zhǎng)范圍,試驗(yàn)中選用700nm做為測(cè)定波長(zhǎng)。待測(cè)液中磷鉬藍(lán)顯色時(shí)間一般為15min,室溫低于20℃時(shí),可適當(dāng)延長(zhǎng)顯色時(shí)間。3.3中和和堿條件下樣品對(duì)總磷測(cè)定值的影響總氮的測(cè)定要求pH在6～7左右。通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)待測(cè)液呈堿性時(shí),吸光度值有增大現(xiàn)象,以空白樣為例,空白樣待測(cè)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(jì)測(cè)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(huì)使測(cè)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(shí)堿性條件下也易生成部分金屬氫氧化物沉淀,導(dǎo)致吸光度增大。本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)污泥樣品在經(jīng)堿熔后待測(cè)液的一般都呈堿性,應(yīng)加入一定量的酸溶液進(jìn)行中和,對(duì)照實(shí)驗(yàn)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(cè)定所需酸度,此時(shí)pH為6～7左右。總磷測(cè)定中實(shí)際測(cè)定的是最后生成的磷鉬藍(lán),它在一定酸度條件下生成的,pH過高或過低都會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響。堿性條件下時(shí),樣品待測(cè)液中可以明顯看到沉淀的存在,必然要影響吸光度測(cè)定值;但是當(dāng)pH過低時(shí),又會(huì)使吸光度值降低。對(duì)照試驗(yàn)表明pH為3左右適宜測(cè)定。3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析由于沒有標(biāo)準(zhǔn)污泥樣,但所測(cè)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(yàn)證實(shí)驗(yàn),同時(shí)做了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1的結(jié)果可以看出,該實(shí)驗(yàn)方法用于聯(lián)合測(cè)定污泥樣品中的氮、磷含量能夠準(zhǔn)確測(cè)定出污泥中的氮、磷含量。4總氮、總磷聯(lián)合測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)化為硝酸鹽及正磷酸鹽,這是污泥樣品中總氮、總磷測(cè)定在前處理階段能夠聯(lián)合進(jìn)行的原因。酸度調(diào)節(jié)是