氨氮廢水檢測方法及原理

內(nèi)容大綱
廢水之定義與檢測項目
水中化學(xué)需氧量檢測方法(COD, Chemical Oxygen Demand)
水中氨氮檢測方法
水中總磷檢測方法
水中總氮檢測方法
廢水之定義與檢測項目
在臺灣，廢水是指受工業(yè)和商業(yè)用途影響的使用過的水，污水則是指日常生活與非事業(yè)產(chǎn)生、含有污染物的水，廢水的成分通常是 99.9% 的水，與0.1%的污染物。這0.1%可能含有有機(jī)物、微生物和無機(jī)化合物。廢水排放到各種環(huán)境中，例如湖泊、池塘、溪流、河流、河口和海洋。
廢水水質(zhì)的指標(biāo)囊括物理、化學(xué)和生物層面，例如溫度、總懸浮固體 (TSS)、pH 值、需氧量和需氧量、氮、磷、氯和微生物。在本文中，我們將著重廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中化學(xué)指標(biāo)，包括需氧量、總氨氮、總磷酸鹽和總氮。
延伸閱讀：
懸浮固形物檢測
微生物檢測
 

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洛科CD 200 COD檢測儀

水中氨氮檢測方法
什么是氨氮? 
氮在廢水中以分子態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮以及硫氰化物和氰化物等多種形式存在，而氨氮是最主要的存在形式之一，是水體環(huán)境污染的重要指標(biāo)，以 mg/L NH3-N 表示。 氨氮是指水中以氨分子 (ammonia, NH3) 及銨離子 (ammonium, NH4+) 兩種形式同時存在的氮，為一種對環(huán)境危害影響大的化合物。水中的氨分子 (ammonia, NH3) 及銨離子 (ammonium, NH4+) 會依據(jù)不同的 pH 值和溫度互相進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

氨氮的危害
在氮循環(huán)中，氧氣充足的情況之下，氨氮可經(jīng)亞硝化細(xì)菌及硝化細(xì)菌進(jìn)行硝化作用 (nitrification)，轉(zhuǎn)換為亞硝酸鹽類 (nitrite) 及硝酸鹽類 (nitrate)，其對人體具有致癌性。而氨氮排入水體中，會使藻類及微生物繁殖，造成優(yōu)氧化；嚴(yán)重優(yōu)養(yǎng)化則會使水中溶氧量降低，導(dǎo)致魚類大量死亡。另外，氨氮也會促進(jìn)微生物于輸水管道及其它設(shè)備中繁殖使管道設(shè)備堵塞。

氨氮檢測方法 – 水楊酸鹽法 (Salicylate)
使用水楊酸鹽法，水中的氨 (NH3) 與檢測試劑中的次氯酸根 (OCl-) 會反應(yīng)形成氯氨 (NH2Cl, monochloramine)，如式 (1)，氯氨再與水楊酸鹽反應(yīng)，形成5-aminosalicylate，如式 (2)。  
5-aminosalicylate 經(jīng)催化劑硝普鈉 (sodium nitroprusside, SNP, 又稱為亞硝酰鐵氰化鈉) 催化氧化反應(yīng)，產(chǎn)生最終產(chǎn)物 indosalicylate (藍(lán)色)，其結(jié)構(gòu)式如下圖，最后加入黃色的三聚氰氨 (cyanurate) 溶液而成綠色，即可利用 WD 100以610 nm 進(jìn)行水中氨氮含量的測定。
 
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洛科 CR 25 COD 加熱爐:  內(nèi)建專用 COD 執(zhí)行程序

水中總磷檢測方法
什么是總磷 (Total Phosphate) ?
總磷是由正磷酸鹽 (orthophosphate)、聚磷酸鹽 (又稱焦磷酸鹽，condensed phosphate) 及有機(jī)磷 (organic phosphate) 所組成。水中的磷主要來自于含有機(jī)磷農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)污水、工業(yè)污水、家庭生活污水及清潔劑。而水中的磷幾乎全部以磷酸鹽 (phosphate) 型式存在，其為構(gòu)成土壤養(yǎng)分及動植物原生質(zhì)的要素。 水中總磷是將水中各種形式的磷轉(zhuǎn)換為正磷酸鹽后所測得的所有磷的含量，通常以每公升水中含有多少毫克磷 (mg/L as P) 表示。

總磷的危害
磷 (phosphorus) 是植物生長的重要養(yǎng)分，然而當(dāng)過量的磷進(jìn)入水體中，將使得藻類大量繁殖及死亡，并且因為藻類的腐敗分解需要消耗大量的氧氣，導(dǎo)致水體缺氧，造成優(yōu)養(yǎng)化現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此限制磷的濃度，即可控制、避免優(yōu)養(yǎng)化現(xiàn)象。

總磷檢測原理 – 鉬酸鹽法 (Molybdovanadate)
R水樣以酸，如硫酸 (sulfuric acid) 及過硫酸鹽 (persulfate)，加熱消解，使其中總磷轉(zhuǎn)變?yōu)檎�磷酸鹽形式存在，使正磷酸鹽與鉬酸鹽 (molybdate) 反應(yīng)，生成磷鉬酸鹽復(fù)合物 (phosphomolybdate complex)，再以釩 (vanadium) 與此復(fù)合物反應(yīng)，產(chǎn)生黃色的釩鉬磷酸 (vanado-molybdophosphoric acid)并使用檢測儀以 420 nm只設(shè)定進(jìn)行水中總磷含量的測定，黃色深淺和磷含量成正比。
 

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洛科WD100 四合一水質(zhì)分析儀

水中總氮檢測方法
什么是總氮 (Total Nitrogen) ?
總氮為水中各種型態(tài)氮的總和，包含硝酸鹽氮 (NO3-)、亞硝酸鹽氮 (NO2-)、氨氮 (NH4+) 等無機(jī)氮與蛋白質(zhì)、胺基酸、有機(jī)胺等有機(jī)氮�？偟�是重要的水質(zhì)檢測項目，也是反映水體富營養(yǎng)化的主要指標(biāo)，通常以每公升水中含有多少毫克氮 (mg/L N) 表示。

總氮的危害
氮為自然界中的重要元素，亦是水生生物生長的重要養(yǎng)份。然而，當(dāng)?shù)�含量過多時，會使得水體富營養(yǎng)化，造成微生物及藻類大量繁殖、水中溶氧量降低，導(dǎo)致魚類及水生生物大量死亡，形成水體缺氧及優(yōu)養(yǎng)化。 

總氮檢測原理 – 過硫酸鹽消解法 (Persulfate Digestion)
水中總氮的測定方法主要分為3大類：
· 總和法：分別測定硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、凱氏氮 (凱氏氮為氨氮與總有機(jī)氮之和) 再將結(jié)果加總，即為總氮含量。 (NIEA W423.52C)
· 堿性過硫酸鉀紫外分光光度法，又稱為過硫酸鹽消解法
· 氣相分子吸收光譜法 (Gas-Phase Molecular Absorption Spectrometry, GPMAS)
加入堿性過硫酸鹽進(jìn)行消解，將所有型式的氮轉(zhuǎn)換為硝酸鹽 (nitrate)，消解后加入焦亞硫酸鈉 (sodium metabisulfite) 以消除鹵素氧化物 (halogen oxide) 的干擾，硝酸鹽在強(qiáng)酸環(huán)境下，與變色酸 (chromotropic acid) 反應(yīng)產(chǎn)生黃色生成物后，檢測儀以 420 nm 測定水中總氮含量。
 

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洛科CR 25 COD加熱消解爐