一種水質氨氮的快速測定試劑及其快速測定試紙、檢測方法與流程
2023-07-27 05:47:36 6
本發明屬於分析化學領域，尤其涉及一種水質氨氮的快速測定試劑及其快速測定試紙、檢測方法。
背景技術：
水中的氨氮是指以游離氨(NH3)和離子銨(NH4+)形式存在的氮，其來源主要是生活汙水中含氮有機物受微生物作用分解的產物、某些工業廢水及農田排水。此外，死亡的魚、蝦以及殘餘飼料等在細菌的作用下也逐漸分解產生氨。氨氮含量較高時，對魚類呈現毒副作用，對人體也有不同程度的危害。因此，氨氮含量的多少是判斷水體汙染程度的重要標誌之一。氨氮是我國水體環境監測的重要指標，是各級監測站點的必測項目。
氨氮的檢測方法多數是在實驗室中進行，如：納氏試劑法、水楊酸法、電極法、離子色譜法、流動注射法等。隨著現代分析化學的發展，傳統的氨氮分析方法在分析效率、分析能力上的局限性越來越明顯，在複雜水體體系分析中的應用受到限制。如F-HZ-HJ-SZ-0017規定氨氮測定方法為納氏試劑比色法，該方法適用於生活飲用水、地表水及地下水氨氮的檢測。這一方法需要配製納氏試劑，需要專門的分析實驗室和專業分析化驗人員，無法實現現場快速檢測。
因此，有必要提供一種測試操作簡便、可實現現場快速檢測水中氨氮的快速測定試劑及其快速測定試紙、檢測方法。
技術實現要素：
本發明的目的之一在於提供一種水質氨氮的快速測定試劑，為實現該目的，水質氨氮的快速測定試劑包括以下組分：指示劑2.0～8.0g/L；掩蔽劑0.44～0.56 g/L；吸附劑80.0～100.0g/L；pH調節劑1.30～3.05mol/L；以及純水。
較佳地，所述指示劑為碘化汞和碘化鉀的混合物，所述碘化汞在所述快速測定試劑中的濃度為1.0～5.0g/L，所述碘化鉀在所述快速測定試劑中的濃度為1.0～3.0g/L。
較佳地，所述掩蔽劑為酒石酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸鈉中的至少一種。
較佳地，所述吸附劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、阿拉伯樹膠中的至少一種。
較佳地，所述pH調節劑包括氫氧化物，以及三羥甲基氨基甲烷、甘氨酸或硼砂中的一種，所述三羥甲基氨基甲烷的濃度為1.05～1.35mol/L，所述甘氨酸的濃度為0.2～0.4mol/L，所述硼砂的濃度為0.1～0.4mol/L，所述氫氧化物的濃度為1.2～1.8mol/L，所述氫氧化物可為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰。加入所述PH調節劑後所述快速測定試劑的PH值可達12以上。
較佳地，所述快速測定試劑還包括有氯化鈉，所述氯化鈉在所述快速測定試劑中的濃度為0.18～0.3mol/L。
本發明的另一目的在於提供一種使用如上所述的快速測定試劑製作的快速測定試紙，所述快速測定試紙包括濾紙以及經浸潤乾燥後附著在其上的快速測定試劑。
較佳地，所述快速測定試紙還包括一底板，所述濾紙裁切至設定尺寸後粘附於所述底板上。
較佳地，所述濾紙浸潤於所述快速測定試劑中的時間為5～30min。
本發明的再一目的在於提供一種使用如上所述的快速測定試紙來測定水中氨氮的檢測方法，所述檢測方法包括：
(1)待測樣品浸潤所述快速測定試紙；以及
(2)顯色後與標準色進行比對，得到待測樣品的氨氮濃度值。
較佳地，步驟(1)為將所述快速測定試紙浸入所述待測樣品中至少15s，然後取出所述快速測定試紙並去除其上多餘的溶液。
較佳地，所述檢測方法還包括製備標準色的步驟：配置一組具有濃度梯度的氨氮標準溶液，每一所述氨氮標準溶液中浸入一所述快速測定試紙，取出所 述快速測定試紙並待其顯色，所述快速測定試紙所呈現的顏色即為該組氨氮標準溶液的標準色。
較佳地，對照潘通色卡得到各標準色的色值，即可得到標準色色卡，將所述快速測定試紙呈現的顏色與所述標準色色卡進行比對。
現有技術相比，本發明涉及可快速測定水中氨氮的測定試劑、快速測定試紙及檢測方法，其有益效果包括：
(1)本發明提供了一種靈敏度高、穩定性好、操作簡便、經濟實用且能現場快速檢測水質氨氮的方法，只需要將快速測定試紙浸入待測樣品中15秒後取出，根據顯色結果與標準色進行比對即可完成測試，測試過程大大簡化，對於工業用水及生活飲用水等水質總硬度的現場半定量測定有著重要的意義。
(2)快速測定試劑中含有吸附劑，在測定過程中快速測定試紙吸附的物質不析出；該方法響應時間快，5秒內即可顯色；快速測定試紙量程寬，為0～400mg/L；測試速度快，半分鐘內即可完成一個樣品測試。
(3)本發明的快速測定試紙在室溫條件下、避光密閉保存，保質期至少可達到12個月，試紙的面積小，單次測試的試劑用量只有普通實驗室方法的幾百分之一，且測試過程簡單，無需其它儀器和配件，可大大節約測試成本，試紙的可持式底板可避免拿取的過程中試樣被人手汙染，十分安全可靠。
(4)本發明可廣泛用於生活飲用水及其水源水、地表水、地下水、工業用水、廢水等水質氨氮的快速測定。
具體實施方式
下面將闡述本發明幾個不同的最佳實施例。
本發明旨在提供一種水質氨氮的快速測定試劑、快速測定試紙及檢測方法。
其中，水質氨氮的快速測定試劑包括以下組分：指示劑2.0～8.0g/L；掩蔽劑0.44～0.56g/L；吸附劑80.0～100.0g/L；pH調節劑1.30～3.05mol/L；以及純水。其中，指示劑為碘化汞和碘化鉀的混合物，碘化汞在快速測定試劑中的濃度為1.0～5.0g/L，碘化鉀在快速測定試劑中的濃度為1.0～3.0g/L。掩蔽劑為酒石酸鈉、 乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸鈉中的至少一種；最佳地，掩蔽劑為酒石酸鈉。吸附劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、阿拉伯樹膠中的至少一種；最佳地，吸附劑為聚乙烯醇。pH調節劑包括氫氧化物，以及三羥甲基氨基甲烷、甘氨酸或硼砂中的一種。即PH調節劑可為氫氧化物與三羥甲基氨基甲烷的混合物，或為氫氧化物與甘氨酸的混合物，或為氫氧化物與硼砂的混合物。其中，三羥甲基氨基甲烷的濃度為1.05～1.35mol/L，甘氨酸的濃度為0.2～0.4mol/L，硼砂的濃度為0.1～0.4mol/L，氫氧化物的濃度為1.2～1.8mol/L，氫氧化物可為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰。進一步，氫氧化物為氫氧化鋰時，其在快速測定試劑中的濃度為1.40～1.70mol/L。加入PH調節劑後快速測定試劑的PH值可達12以上。較佳地，快速測定試劑還包括有氯化鈉，氯化鈉在快速測定試劑中的濃度為0.18～0.3mol/L。
使用如上的快速測定試劑製作的快速測定試紙包括濾紙以及經浸潤乾燥後附著在其上的快速測定試劑。快速測定試紙還包括一底板，濾紙裁切至設定尺寸後粘附於底板上。其中，濾紙浸潤於快速測定試劑中的時間為5～30min。
使用該快速測定試紙來測定水中氨氮的檢測方法包括：
(1)將快速測定試紙浸入待測樣品中至少15s，然後取出快速測定試紙並去除其上多餘的溶液；以及
(2)顯色後與標準色進行比對，得到待測樣品的氨氮濃度值。
製備標準色的步驟包括：配置一組具有濃度梯度的氨氮標準溶液，每一氨氮標準溶液中浸入一快速測定試紙，取出快速測定試紙並待其顯色，快速測定試紙所呈現的顏色即為該組氨氮標準溶液的標準色。較佳地，對照潘通色卡得到各標準色的色值，通過電腦調色和印刷，即可得到標準色色卡，將快速測定試紙呈現的顏色與標準色色卡進行比對。
實施例一
快速測定試劑1#的配置：用無氨水配製含1.5g/L碘化汞、1.0g/L碘化鉀、0.46g/L酒石酸鈉、80g/L聚乙烯醇、1.10mol/L三羥甲基氨基甲烷、1.65mol/L氫氧化鋰的混合顯色液，充分攪拌後得到快速測定試劑1#。
快速測定試紙1#的製作：將層析濾紙完全浸泡至快速測定試劑1#中約10分鐘，取出濾紙，在75℃溫度下真空乾燥，將層析濾紙切成5×6mm的小塊，用膠粘在5×80mm條狀的底板一端，得到水質氨氮的快速測定試紙1#。
標準比色卡1#的製作：製備與水質氨氮的快速測定試紙1#配套使用的標準比色卡1#：
1)用無氨水配製濃度為5mg/L的氨氮標準溶液，將水質氨氮快速測定試紙1#浸入標準溶液中，15秒後取出，甩去多餘的溶液，待快速測定試紙1#所呈現的顏色穩定後，在潘通色卡上找出對應標準色的色值；
2)同步驟1)所述方法，得到氨氮標準溶液的濃度分別為0mg/L、10mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L時測定試紙所呈現的標準色的色值；
3)根據得到的各標準色的色值採用電腦調色和印製，得到標準比色卡1#。
實施例二
快速測定試劑2#的配置：用無氨水配製含1.5g/L碘化汞、1.0g/L碘化鉀、0.46g/L酒石酸鈉、80g/L聚乙烯醇、0.25mol/L甘氨酸、0.25mol/L氯化鈉、1.31mol/L氫氧化鈉的混合顯色液，充分攪拌後得到快速測定試劑2#。
快速測定試紙2#的製作：將層析濾紙完全浸泡至快速測定試劑2#中約10分鐘，取出濾紙，在75℃溫度下真空乾燥，將層析濾紙切成5×6mm的小塊，用膠粘在5×80mm條狀的底板一端，得到水質氨氮的快速測定試紙2#。
標準比色卡2#的製作：製備與水質氨氮的快速測定試紙2#配套使用的標準比色卡2#：
1)用無氨水配製濃度為5mg/L的氨氮標準溶液，將水質氨氮快速測定試紙2#浸入標準溶液中，15秒後取出，甩去多餘的溶液，待快速測定試紙2#所呈現的顏色穩定後，在潘通色卡上找出對應標準色的色值；
2)同步驟1)所述方法，得到氨氮標準溶液的濃度分別為0mg/L、10mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L時測定試紙所呈現的標準色的色值；
3)根據得到的各標準色的色值採用電腦調色和印製，得到標準比色卡2#。
實施例三
快速測定試劑3#的配置：用無氨水配製含1.5g/L碘化汞、1.0g/L碘化鉀、0.46g/L酒石酸鈉、80g/L聚乙烯醇、0.38mol/L硼砂、1.27mol/L氫氧化鈉的混合顯色液，充分攪拌後得到快速測定試劑3#。
快速測定試紙3#的製作：將層析濾紙完全浸泡至快速測定試劑3#中約10分鐘，取出濾紙，在75℃溫度下真空乾燥，將層析濾紙切成5×6mm的小塊，用膠粘在5×80mm條狀的底板一端，得到水質氨氮的快速測定試紙3#。
標準比色卡3#的製作：製備與水質氨氮的快速測定試紙3#配套使用的標準比色卡3#：
1)用無氨水配製濃度為5mg/L的氨氮標準溶液，將水質氨氮快速測定試紙3#浸入標準溶液中，15秒後取出，甩去多餘的溶液，待快速測定試紙3#所呈現的顏色穩定後，在潘通色卡上找出對應標準色的色值；
2)同步驟1)所述方法，得到氨氮標準溶液的濃度分別為0mg/L、10mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L時測定試紙所呈現的標準色的色值；
3)根據得到的各標準色的色值採用電腦調色和印製，得到標準比色卡3#。
實施例四
快速測定試劑4#的配置：用無氨水配製含1.5g/L碘化汞、1.0g/L碘化鉀、0.46g/L酒石酸鈉、80g/L聚乙烯醇、0.2mol/L甘氨酸、0.2mol/L氯化鈉、1.65mol/L氫氧化鉀的混合顯色液，充分攪拌後得到快速測定試劑4#。
快速測定試紙4#的製作：將層析濾紙完全浸泡至快速測定試劑4#中約10分鐘，取出濾紙，在75℃溫度下真空乾燥，將層析濾紙切成5×6mm的小塊，用膠粘在5×80mm條狀的底板一端，得到水質氨氮的快速測定試紙4#。
標準比色卡4#的製作：製備與水質氨氮的快速測定試紙4#配套使用的標準比色卡4#：
1)用無氨水配製濃度為5mg/L的氨氮標準溶液，將水質氨氮快速測定試紙3#浸入標準溶液中，15秒後取出，甩去多餘的溶液，待快速測定試紙4#所呈現的顏色穩定後，在潘通色卡上找出對應標準色的色值；
2)同步驟1)所述方法，得到氨氮標準溶液的濃度分別為0mg/L、10mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L時測定試紙所呈現的標準色的色值；
3)根據得到的各標準色的色值採用電腦調色和印製，得到標準比色卡4#。
測試快速測定試紙1#～4#的穩定性和顯色效果：
將快速測定試紙1#～4#置於密實袋中，放置在37℃烘箱中，每隔30天觀察試紙外觀，進行試紙穩定性測試和顯色效果測試。
測試方法為：分別配置0mg/L、5mg/L、10mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L的氨氮標準溶液，將試紙1#、2#、3#、4#分別插入上述標準溶液中，15秒後取出，甩去試紙上多餘的溶液，顯色完全後觀察顯色效果，並分別與配套的標準比色卡對照，得到氨氮數據。
隨著氨氮濃度的增加，試紙所顯的顏色會由淺黃色-黃色-棕紅色-棕色-褐色-深褐色過度。快速測定試紙1#、2#、3#、4#的外觀、穩定性測試及顯色效果分別如表1～4所示。
表1快速測定試紙1#的測試結果：
表2快速測定試紙2#的測試結果：
表3快速測定試紙3#的測試結果：
表4快速測定試紙4#的測試結果：
由表1～4可知，碘化汞與碘化鉀濃度高時，顯色速度較快。經測定，快速測定試紙1#、2#、3#、4#的響應時間均少於5秒，顯色完全後顏色可穩定3分鐘，說明本發明的測定方法測試速度快、穩定性好。
由表1～4可知，實施例1～4中本發明製備的水質氨氮試紙在37℃烘箱中放置90天後，外觀和顯色均正常，說明該試紙的穩定性很好。
檢測快速測定試紙1#、2#、3#、4#的測定效果
選取樣品1～12，採用快速測定試紙1#、2#、3#、4#進行氨氮測試效果對比實驗。配製一系列不同濃度的氨氮樣品溶液，分別採用F-HZ-HJ-SZ-0017標準《水質—銨的測定—納氏試劑比色法》和本發明的試紙法進行濃度的測定。試紙法測定時，當樣品顯色液的色調與標準色階一致時，直接取標準色階指示 濃度為測得值，若顏色不一致，就根據樣品顯色液的色調選取兩個相鄰的標準色階，得到樣品濃度範圍。測試結果如表5所示。
表5實際樣品測試與加標回收率實驗測試結果：
由表5可知：將本發明的水質氨氮的快速檢測試劑負載在濾紙上製備成水質氨氮的快速檢測試紙，進行氨氮的快速測定，無需任何其它的儀器和配件，操作簡單，檢測範圍廣，結果可靠，具有較高的應用價值。
現有技術相比，本發明涉及可快速測定水中氨氮的快速測定試劑、快速測定試紙及檢測方法，其有益效果包括：
(1)本發明提供了一種靈敏度高、穩定性好、操作簡便、經濟實用且能現場快速檢測水質氨氮的方法，只需要將快速測定試紙浸入待測樣品中15秒後取出，根據顯色結果與標準色進行比對即可完成測試，測試過程大大簡化，對於 工業用水及生活飲用水等水質總硬度的現場半定量測定有著重要的意義。
(2)快速測定試劑中含有吸附劑，在測定過程中快速測定試紙吸附的物質不析出；該方法響應時間快，5秒內即可顯色；快速測定試紙量程寬，為0～400mg/L；測試速度快，半分鐘內即可完成一個樣品測試。
(3)本發明的快速測定試紙在室溫條件下、避光密閉保存，保質期至少可達到12個月，試紙的面積小，單次測試的試劑用量只有普通實驗室方法的幾百分之一，且測試過程簡單，無需其它儀器和配件，可大大節約測試成本，試紙的可持式底板可避免拿取的過程中試樣被人手汙染，十分安全可靠。
(4)本發明可廣泛用於生活飲用水及其水源水、地表水、地下水、工業用水、廢水等水質氨氮的快速測定。
以上所揭露的僅為本發明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。