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的基準試劑級碳酸鈉(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。
