CDIO分析化学_无忌与分析化学

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哈 尔 滨 理 工 大 学

CDIO-分析化学技能训练

总 结 报 告

题

目：

矿泉水中硝酸根的测定

学

院：

化学与环境工程学院

专业、班级：

化学工程与工艺

姓

名：

陈

果

学

号：

1109010201

指导教师 ：

李芬

董晶颢

2012年12月14日

第一章

1.1检测项目分析

1.1.1矿泉水的来源及危害

对某卖场内的某品牌矿泉水进行抽检，检测其中硝酸盐和亚硝酸盐含量是否符合国家标准。矿泉水中亚硝酸盐和硝酸盐都是重要的卫生指标。亚硝酸盐是强氧化剂，摄入过高可引起急性中毒反应，临床症状表现为呼吸困难、肌肉震颤、可视黏膜发绀、脉搏细微、体温低于正常值。硝酸盐对人的急性毒性主要通过转化为亚硝酸盐的毒性引起。【1】

第二章

2.1方法介绍

2.1.1百里酚分光光度法【2】

2.1.1.1测定范围

本法最低检测量为2.5μg,若取1.00mL水样测定,则最低检测浓度为2.5mg/L。亚硝酸盐有正干扰,可用氨基磺酸铵除去;氯化物有负干扰,可用硫酸银除去。这两种措施均包括在正常的测定步骤之中,无需另作预处理。

2.1.1.2方法提要

在浓硫酸存在下,百里酚与硝酸盐生成硝基酚化合物,在碱性溶液中发生分子重排,产生黄色化合物,比色定量。

2.1.1.3实验方法所用试剂与仪器

一、试剂：氨水(ρ20=0.88g/ml)，乙酸溶液(1+4)，氨基磺酸铵溶液(20g/L)：称取2.0g氨基磺酸铵(NH4SO3NH2),用乙酸溶液溶解并稀释至100mL；百里酚乙醇溶液(5g/L)：称取0.5g百里酚［(CH3)(C3H7)C6H3OH］,溶于无水乙醇中并稀释至100mL；硫酸银硫酸溶液(10g/L)：称取1.0g硫酸银(Ag2SO4),溶于100mL硫酸中；硝酸盐标准贮备溶液：称取8.153g在105～110℃烘过的硝酸钾(KNO3),溶于纯水中,并稀释至1000mL。此贮备溶液1.00mL含5.00mg硝酸盐(按NO3-计)；硝酸盐标准使用液：吸取10.00mL硝酸盐标准贮备溶液于1000mL容量瓶内,加入纯水定容,此标准使用液1.00mL含硝酸盐50.0μg。

二、仪器：分光光度计，50mL具塞比色管。

2.1.1.4实验分析步骤

a、吸取1.00mL水样于干燥的50mL比色管中。另取50mL比色管7支,分别加入0,0.05,0.10,0.30,0.50,0.70和1.00mL硝酸盐标准溶液,各用纯水补足到1.00mL。

b、向各管加入0.1mL氨基磺酸铵溶液,放置5min。

c、加入0.2mL百里酚乙醇溶液(由管中央直接滴到溶液中,勿沿管壁流下)。加2.0mL硫酸银硫酸溶液,混匀,放置5min。

d、加8mL纯水,混合后边摇边滴入氨水至溶液的黄色达到最深,且氯化银沉淀溶解为止(约9mL左右)。

e、加纯水到25mL,混匀。

f、将上述溶液于415nm波长,2cm比色杯,以纯水作参比,测定样品和标准系列溶液的吸光度。(如果没有415nm波长时，也可用420nm波长。)

g、绘制校准曲线,从校准曲线上查出水样中硝酸盐含量。

h、计算

m

ρ(NO3-)= ──

V

式中：ρ(NO3-)为水样中硝酸盐的浓度，单位(mg/L)； m是从校准曲线上查得样品管中硝酸盐含量，单位（μg）； V为水样体积，单位（ml）。2.1.2离子色谱法【3】 2.1.2.1测定范围

饮用水、地面水、地下水和雨水中的硝酸盐，测定下限为0.10mg/L 2.1.2.2方法提要

水样注入碳酸盐——硫酸氢盐溶液并流经系列的离子交换柱，基于待测阴离子对低容量强碱性阴离子交换树脂（分离性）的相对亲和力不同而彼此分开。被分离的阳离子在流经强酸性阳离子树脂（抑制柱）时，被转换为高电导的碳酸（清除背电导）。用电导检测器量被转变为相应酸型的阴离子，与标准进行比较，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量 2.1.2.3实验方法所用试剂与仪器

一、试剂：实验用水均为电导率小于0.5µs/cm的二次去离子水。并经0.45µm的微孔滤膜过滤。所用试剂均为优级纯试剂。

淋洗贮备溶液：分别称取25.44g碳酸钠和26.04g碳酸氢钠（均已在105℃烘干2h，干燥器中放冷），溶解于水中，移入1000mL容量中，用水稀释至标线，摇匀。贮存于聚乙烯瓶中在冰箱中保存。碳酸钠浓度为0.24mol/L，碳酸氢钠为0.31mol/L；淋洗使用液：将淋洗贮备液稀释100倍即得淋洗使用液；氟离子标准贮备溶液：准确称取2.2100g氟化钠（105℃烘干2h）溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液相当于每毫升含1.00mg氟离子；氯离子标准贮备溶液：准确称取1.6484g氯化钠（105℃烘干2h）溶于水中，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液。用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升1.00mg氯离子；，溴离子标准贮备溶液：准确称取1.2879g溴化钠（105℃烘干2h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液。用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升含1.00mg溴离子；亚硝酸根离子标准贮备溶液：准确称取1.4998g亚硝酸钠（干燥器中干燥24h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升含1.00mg亚硝酸根；磷酸根标准贮备溶液：准确称取1.4950g磷酸氢二钠（干燥器中干燥24h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升含1.00mg磷酸根；，硝酸根标准贮备溶液：准确称取1.3703g硝酸钠（干燥器中干燥24h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升含1.00mg硝酸根；硫酸根标准贮备溶液：准确称取1.8142g硫酸钾（105℃烘2h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱。此溶液每毫升含1.00mg硫酸根；混合标准适用溶液：可根据被测样品的浓度范围配制混合标准使用液。在配制使用液时，每1000mL中应加入10.00mL淋洗贮备液，另外不同离子浓度应尽可能相近或在同一数量级；再生液：取硫酸1.39mL于20000mL容量中，用水稀释至标线。

二、仪器： 带分离柱和抑制柱离子色谱仪，检测器，进样器，记录仪，淋洗液和再生液的贮罐，实验室常用器皿，如容量瓶、烧杯等。2.1.2.4实验分析步骤

（1）采样：样品采集后应经0.45µm的微孔滤膜过滤，保存于聚乙烯瓶中，置于冰箱中。

（2）仪器的准备和色谱条件的选择：仪器操作应按说明书进行。色谱条件为：淋洗液流速：2.5mL/min；进样量：100µL。电导检测器灵敏度根据仪器情况选择。

（3）样品的预处理：将样品和淋洗贮备液按99+1体积混合，以除去负峰干扰。

（4）标准曲线的绘制：分别取2.00、5.00、10.00、50.00mL混合标准溶液于100mL容量瓶中，再分别加入1.00mL淋洗贮备液，用水稀释至标线，摇匀。按所选择的仪器条件进行测定，绘制标准曲线。（5）样品的测定：测定方法及仪器条件同标准曲线的绘制。根据各离子的出峰保留时期确定离子种类。测定未知样的峰高，从标准曲线查得其浓度。2.1.3酚二磺酸分光光度法【3】 2.1.3.1测定范围

饮用水、地下水和清洁地面水中的硝酸根。测定范围0.02——2.0mg/L 2.1.3.2方法提要

硝酸盐在无水条件下与酚二磺酸反应，生成的硝基酸酚在碱性溶液中呈黄色，在410nm处进行比色测定。

2.1.3.3实验方法所用试剂与仪器

一、试剂：酚二磺酸：称25g苯酚置于500mL锥形瓶中，加150mL浓硫酸使之溶解，再加75mL发烟硫酸（含13%三氧化硫）。充分混合。瓶口插一小漏斗，小心置瓶于沸水中加热2h，得淡棕色稠液，贮于棕色瓶中，密塞保存；硝酸盐氮标准贮备溶液：称取0.7218g经105—110℃干燥后的硝酸钾（KNO3）溶于水中，移入1000mL容量瓶，稀释至标线，混匀。加2mL三氯甲烷作保存剂，至少可稳定6个月。每毫升该标准储备液含0.1000mg硝酸盐氮； 硝酸盐氮标准使用溶液（10mg/L）：吸取50.0mL硝酸盐氮标准贮备液，置蒸发皿内，加0.1mol/L氢氧化钠溶液使调至pH=8，在水浴上蒸发至干。加入少量水，移入500mL容量瓶中，稀释至标线，混匀。贮于棕色瓶中，此溶液至少稳定6个月。（注：本标准溶液应同时制备两份，用以检查硝化完全与否。如发现浓度存在差异时，应重新吸取标准贮备液进行制备。）；硫酸银溶液（1.00g/L）；氢氧化铝悬浮液：将125g硫酸铝[KAL(SO4)2·12H2O]或硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2·12 H2O]溶于1000mL蒸馏水，加热至60℃，然后边搅拌边加入55mL氨水。放置约1h后，移至大瓶中，反复洗涤沉淀物，直至洗涤液中不含氯离子为止。

二、仪器：分光光度计，50mL具塞比色管。2.1.3.4实验分析步骤

（1）采样：水样中硝酸盐的测定，应在采样后尽快进行。如不能及时测定，为了抑制微生物活动的影响，应于每升水样中加入0.8mL浓硫酸，并于4℃保存。测定前用氢氧化钠中和。

（2）标准曲线的绘制：分别吸取一组硝酸盐氮标准使用液与一组50mL比色管中，用以配制系列标准溶液，将各比色管加入至约40mL，加3mL氨水使呈碱性，稀释至标线，混匀。在波长410nm处，以水为参比，测量吸光度。

将上述测得的吸光度减去空白后，绘制吸光度对硝酸盐氮的标准曲线。

（3）水样的预处理：水样混浊或带色时，可取100mL水样将其加2mL氢氧化铝悬浮液震荡，静置，过滤，弃去20mL初滤液。

水样中含有氯离子，则可用硫酸银沉淀后过滤去除。

水样中含有亚硝酸盐，则可先将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，然后从硝酸盐氮的测定结果中减去亚硝酸盐氮的含量。

（4）样品的测定：取50.0mL经过预处理的水样于蒸发皿中，用pH试剂检查水样呈微碱性（pH=8），否则调节之；置水浴上蒸发至干。加1.0mL酚二磺酸，用玻璃棒研磨，使试剂与蒸发皿残渣充分接触，放置片刻，再研磨一次，放置10min，加入约10mL水。

在搅拌下加入3—4mL氨水，使溶液呈现最深的颜色，若有沉淀则过滤。将溶液移入50mL比色管中，稀释至标线，混匀。于波长410nm处，用10或者30nm比色皿，以水为参比，测量吸光度。

（5）空白试验：以水代替水样，按相同步骤进行空白测定。

（6）计

算：

C=m/V×1000

式中：C——水样中硝酸盐氮的含量，以N计，计mg/L；

m——从标准曲线上查得的硝酸盐氮量，mg；

V——所取水样体积，ml 2.2方法比较与选择

目前检测硝酸盐氮常用的方法有二磺酸酚分光光度法、镉柱还原法、离子色谱法等,这些方法存在着诸如过程复杂、耗时耗药、重复性差等不足。通过对地下水紫外吸收特性进行分析后,本文给出了一种直接紫外分光光度法检测地下水中硝酸盐氮含量的方法,不仅简单快捷,而且测量范围广,重复性好。【4】

第三章

3.1实验原理、试剂、仪器及步骤【5】

3.1.1实验原理

在波长210nm处,硝酸盐对紫外光有强烈的吸收,在一定浓度范围内吸光度与硝酸盐的含量成正比。溶解的有机物在波长210nm及275nm处均有吸收,而硝酸盐在275nm处没有吸收,从而可通过测定275nm处的吸光度对硝酸盐的吸光度进行校正。本法最低检测量为0.01mg,若取50mL水样测定,最低检测浓度为0.2mg/L。3.1.2试剂与仪器

一、试剂：氢氧化铝悬浮液：溶解125ｇ硫酸铝钾［ＫＡｌ（ＳＯ4）2·12Ｈ2Ｏ］或硫酸铝铵［ＮＨ4Ａｌ（ＳＯ4）2·12Ｈ2Ｏ］于1000ｍＬ水中，加热至60℃。然后边搅拌边缓缓加入55ｍＬ浓氨水。放置约1ｈ后，移至一个大瓶中，用倾泻法反复洗涤沉淀物，直到该溶液不含铵离子为止。最后加300ｍＬ纯水成悬浮液。使用前振荡均匀；硫酸锌溶液10%（ｍ／Ｖ）；氢氧化钠溶液：Ｃ（ＮaＯＨ）＝5ｍｏｌ／Ｌ；大孔型中性树脂：ＣＡＤ／40或ＸＡＤ／2型及类似型号树脂；甲醇；盐酸溶液：Ｃ（ＨＣｌ）＝1ｍｏｌ／Ｌ（盐酸系优级纯）；氨基磺酸（Ｈ2ＮＳＯ3Ｈ）溶液：0.8%（ｍ／Ｖ），避光保存于冰箱中；硝酸盐氮标准溶液：Ｃ（ＮＯ3－Ｎ）＝100ｍｇ／Ｌ。

将0.7218ｇ经105～110℃干燥2ｈ的硝酸钾（ＫＮＯ3）溶于水中，移入1000ｍＬ容量瓶，用水稀释至标线，混匀。加2ｍＬ氯仿作保存剂，至少可稳定6个月。每毫升此标准溶液含0.100ｍｇ硝酸盐。

二、仪器：紫外分光光度计，离子交换柱（Ǿ1.4ｃｍ，装树脂高5～8ｃｍ），常用实验设备。3.1.3实验步骤

a、水样预处理： 吸附柱制备--新的树脂先用200ｍＬ去离子水分两次洗涤，用甲醇（4.5）浸泡过夜，弃去甲醇，再用40ｍＬ甲醇分两次洗涤，用新鲜去离子水洗到柱中流出液滴落于烧杯中无乳白色为止；树脂装入柱中时，树脂间绝对不允许存在气泡。

b、量取200ｍＬ水样置于锥形瓶中，加入硫酸锌溶液2ｍＬ，在搅拌下滴加氢氧化钠溶液，调节ｐＨ等于7。或将200ｍｌ水样调节ｐＨ＝7，加4ｍＬ氢氧化铝悬浮液。

c、待絮凝胶团下沉后，吸取上清液（或离心分离）注入吸附树脂柱中，以取每秒1～2滴的流速流出（注意各个水样间的流速保持一致）。先用100ｍＬ水样上清液分两次洗涤柱子，弃去。再使水样上清液通过柱子，收集50ｍＬ于比色管中，备测定用，树脂用150ｍＬ水分三次洗涤，备用。

d、水样测定：在盛有水样的比色管中加1.0ｍＬ盐酸溶液，0.1ｍＬ氨基磺酸溶液（若亚硝酸盐氮低于0.1ｍｇ／Ｌ时，可不加氨基磺酸溶液）。

e、用1ｃｍ石英比色皿在紫外分光光度计上，用新鲜去离子水50ｍＬ，加1ｍＬ盐酸溶液作参比，测定水样在220ｎｍ及275ｎｍ波长处的吸光度。

f、校准曲线的绘制：向6支100ｍＬ容量瓶中依次加入0、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00ｍＬ硝酸钾标准溶液，用新鲜去离子水稀释到100ｍＬ（其相应浓度为0、0.25、0.50、1.00、1.50、2.0.0ｍｇ／Ｌ硝酸盐氮，若测较高含量的样品时需适当扩展系列）。按水样测定相同步骤测量吸光度。根据220ｎｍ与二倍275ｎｍ波长吸光度值之差对浓度作图，绘制校准曲线。

g、校正吸光度计算

式中： Ａr———校正吸光度；

Ａ220ｎｍ———220ｎｍ波长处测得的吸光度；

Ａ275ｎｍ———275ｎｍ波长处测得的吸光度。

硝酸盐氮含量计算

式中：Ｃ———水样中硝酸盐氮浓度，ｍｇ／Ｌ；

ｍ———依校正吸光度值Ａr从校准曲线上查出的相应硝酸盐氮含量，ｍｇ；

Ｖ———所取水样的体积，ｍＬ。

3.2样品的预处理与保存【5】

干扰及消除溶解的有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐等干扰测定，需进行适当的预处理。本法采用絮凝共沉淀和大孔中性吸附树脂进行处理，以去除水样中大部分常见有机物、浊度和Ｆｅ

3、Ｃｒ6对测定的干扰。

＋

＋3.3注意事项【5】

为了解水中受污染程度和变化情况，需对水样进行紫外吸收光谱分布曲线的扫描，如无扫描装置时，可手动在220～280ｎｍ间，每隔2～5ｎｍ测量吸光度，绘制波长－吸光度曲线。水样与近似浓度的标准溶液分布曲线应类似，且在220ｎｍ及275ｎｍ附近不应有肩状或折线出现。参考吸光度比值应小于20%，越小越好。水样经上述方法适用情况检验后，符合要求时，应不经预处理，直接取50ｍＬ水样于比色管中，加盐酸和氨基磺酸溶液后，进行吸光度测量。如经絮凝后水样亦达到上述要求，则也可只进行絮凝预处理，省略树脂吸附操作。含有有机物的水样，而硝酸含量较高时，必须先进行预处理后再稀释。大孔中性吸附树脂对环状、空间结构大的有机物吸附能力强，对低碳链、有较强极性和亲水性的有机物吸附力差。当水样存在六价铬时，絮凝剂应采用氢氧化铝，并放置0.5ｈ以上再取上清液供测定用。

第四章

4.1总结

实践过程中要认真仔细的分析自己的项目，一般可以通过多种实验方法完成项目分析。认真比较各种方法并从中挑选一个简单可行的最佳方案。实验过程中要注意水样的预处理与保存，正如注意事项中所提及的，水样的预处理与保存不当可能会给实验结果带来较大影响。注意消除给实验带来的干扰，尽量避免偶然误差。

4.2参考文献

【1】http://wenku.baidu.com/

【2】http://www.daodoc.comki.net/Article/LHJH200807019.html

【5】http://wenku.baidu.com/