本发明专利技术描述了通过光化学还原来测定数种水样品中硝酸盐浓度的方法，所述方法不使用毒性物质例如镉或肼，具有约100％的还原效率。使用紫外线照射(20，31)与含有铵盐和EDTA的缓冲水溶液(26)混合的水样品(12)，所述紫外线具有能够有效地使硝酸离子和亚硝酸离子(NOx)光化学转变为可检测物质的波长。所得物质可使用对氨基苯磺酰胺重氮化随后与N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐(32)偶联进行定量检测，偶联产生具有品红色的水溶性偶氮染料，可在540nm(24)下比色测量，从而确定样品中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。原样品中存在的亚硝酸盐使用未光解的样品以及与对氨基苯磺酰胺反应随后与N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐偶联而进行比色分析。从硝酸盐和亚硝酸盐的总浓度中扣除亚硝酸盐浓度即可获得样品的硝酸盐浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
概括而言，本专利技术涉及水中硝酸盐和亚硝酸盐的检测方法，尤其是不使用镉，胼或其它有毒物质来定量地检测水中硝酸盐和亚硝酸盐的方法。
技术介绍
硝酸盐是肥料、爆炸物和一些引爆炸药副产物的主要成分，并可能进入采矿和农业行业的排放水域。硝酸盐促进缓慢流动的溪流、河流以及湖泊中的藻类以及其它植物的生长，造成浊度的增加和氧气的耗尽，最终破坏这些水道中的生命。饮用水中大量的硝酸盐对动物和人类是有害的，原因在于硝酸盐会被胃肠中的细菌转化为亚硝酸盐，而亚硝酸盐会代替氧与血红蛋白反应，从而导致呼吸衰竭。用于从溶液中去除硝酸盐的方法包括离子交换，反渗透和生物方法，这些方法成本高并且是非破坏性的，从而产生必须处理的废物。测量水中硝酸根离子浓度对于环境化学和海洋化学非常重要。土壤中硝酸盐水平也是重要的农业参数。由硝酸根离子还原产生的亚硝酸根离子可使用分光光度法检测。这一还原过程通过将样品溶液流经镀铜镉柱(copperized cadmium column)的方式实现；然而，流出液含有在排放前必须清除的镉和铜。PH值为约8. 5的氯化铵和乙二胺四乙酸二钠缓冲液用作样品溶液的载体溶液(carrier solution)。胼也在还原步骤中被使用。原始样品中的亚硝酸盐可通过去除镉柱测量。由硝酸盐至亚硝酸盐或氨的光解反应是已知的。通过将硝酸盐的还原停止在亚硝酸盐阶段，降低水体的PH，以及对水体中不稳定亚硝酸盐进行空气喷射的水体反硝化过程已被描述。在PH为10且含有腐殖酸(humic acid)或胼，并连续通入氩气以排除氧气的样品溶液中进行了硝酸盐的光还原，并使用离子色谱进行了分析。结果发现硝酸盐的还原程度未超过21%。已报道通过还原硝酸盐为氮气来降低水中硝酸盐含量的两步过程；其中使用氨基磺酸(sulfamic acid)将硝酸盐还原为氮气。分光光度法测量河流、内陆海和公海水体样品本中硝酸盐的方法已被研究，该方法通过将流经汞灯照射的石英螺旋管(coil)的PH为8的磷酸缓冲的载体溶液中的硝酸盐光引发还原至亚硝酸盐实现。其中硝酸盐的转化效率大约为50%。将添加有活化剂乙二胺四乙酸(EDTA)或二亚乙基三胺-N，N，N'，N"，N〃 -五乙酸(DTPA)的pH为7.0的磷酸缓冲的载液(carrier solution)中的样品流经汞灯照射的聚四氟乙烯(PTFE)管提高了光还原效率。发现还原效率可达70-84%，其中使用DTPA作为活化剂获得了更高的转化效率。总亚硝酸盐含量(还原所得亚硝酸盐和样品中原来存在的任何亚硝酸盐)可通过与对氨基苯磺酰胺重氮化，随后与N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐偶联测量，由此产生的水溶性偶氮染料具有品红色，可在^Onm下测量，即已知的Griess检测(Griess test)。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为提供水样品中存在的硝酸和亚硝酸离子的定量测定方法。本专利技术的另一目的为提供水样品中存在的硝酸和亚硝酸离子的定量测定方法，而不必使用危险材料。本专利技术其他的目标、优点和新颖特性将在随后的描述中分部分详细说明，并且对于本领域技术人员在阅读随后的描述时变得明显，或通过对本专利技术的实施而获知。本专利技术的目的和优势尤其可通过权利要求书中指明的设备和组合实现和达到。为了达到上述和其它的目标，依据本专利技术的宗旨，如本专利技术具体和广泛的描述，测量水样品中硝酸盐和亚硝酸盐浓度的方法在此包括将样品和含有选定量的氯化铵以及乙二胺四乙酸的水溶液混合，调整PH至选定值；定量光还原硝酸盐和亚硝酸盐为可检测物质；检测光还原步骤产生的含氮物质，从中确定硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。依据本专利技术的目标和宗旨，本专利技术的另一方面中，测量水样品中硝酸盐和亚硝酸盐浓度的方法包括将样品和基本上由选定量的氯化铵以及乙二胺四乙酸构成的水溶液混合，调整PH至选定值；定量地光还原硝酸盐和亚硝酸盐为可检测物质；检测光还原步骤产生的可检测物质，从中确定硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。本专利技术的优点和优势包括，但不仅限于，提供有效的方法定量确定水样品中硝酸盐和亚硝酸盐，其利用光还原将其转化为可检测物质，而无需使用有害物质，并具有约 100%的还原效率。附图说明加入说明书中并作为说明书一部份的附图阐明了本专利技术的实施方式，并与说明书一起用来解释本专利技术的原理。在附图中图1为有效实施本专利技术方法实施方式的设备的示意图。图2为以伏特·秒(volt · second)计的峰面积作为水样品中以mg/L计的总氮浓度函数的图，所述峰面积由光解的硝酸盐或亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺重氮化，随后与 Ν-α-萘基)乙二胺二盐酸盐偶联后测得。具体实施例方式简言之，本专利技术包括光化学还原法测定水中的硝酸盐和亚硝酸盐浓度的仪器和方法，不使用有毒物质如镉或胼、具有约100%的还原效率。通过UV辐射照射流动的样品，水样品中的硝酸盐和亚硝酸盐被定量地光转化为传统比色法可检测的氮物质。还原的程度通过使用缓冲液中乙二胺四乙酸(EDTA)调节，使得硝酸盐和亚硝酸盐向传统比色法可检测物质转化的效率接近100% (定量转化)，同时避免过度还原硝酸盐和亚硝酸盐至无法以同样方法检测的氧化态。在本专利技术的一个实施方式中，样品中NO3-和NO2-的测定通过具有至少两个通道的流动注射装置(FIA)完成。NO3-和NO2-(NOx)的总量在第一通道中分析，而Ν02_在第二通道进行分析。从NOx浓度中扣除NO2-浓度可确定NO3-的浓度。水样品与包含选定量的铵盐和 EDTA、具有选定pH值的缓冲载体系统混合，并流经在约2Mnm下工作的低压汞灯照射的聚四氟乙烯(PTra)管。约100%的光还原效率被观察到。所述PTFE管可缠绕于所述灯周围以增加灯输出的利用。可以利用石英管或器件(vessels)，也可以使用其他类型的紫外透明和不反应的管或器件。此后，所产生的可检测氮物质浓度可通过如下方法测量与对氨基苯磺酰胺作用重氮化，然后与N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐偶联，由此产生的水溶性偶氮染料具有分光光度计可在MOnm下测量的品红色，例如，从中可确定样品中硝酸盐的浓度。未光解的样品可使用该方式进行分析以确定原始样品中存在的亚硝酸盐的量。静态(非流动)样品也可根据本专利技术的实施方式进行分析。由于在上述化学反应中未使用毒性物质，废水溶液可弃置于一般的排水系统中。 根据本专利技术实施方式教导的no3_至NO2_的还原效率与使用硝酸还原酶的酶法的效率类似； 然而UV还原法的化学反应可在更短时间内完成，复杂度和成本更低。本专利技术所使用的术语“水”，可指雨水，地表水，饮用水，工业过程水，工业废水， 池水，污水(sewage)，污泥(sludge)，灰水(grey water)，温泉水，含水层水(aquifer water)，海水，自来水，灌溉用水，农业给水，冰川融水，处理后的水，未经处理的水，蒸汽或空气湿度，用于从土壤样品中提取硝酸盐的水溶液，和几乎所有其他含水样品，对于它们， 理想地是知晓其硝酸盐和/或亚硝酸盐的浓度可被测试。具体的测试流程在实施例中详细说明。以下详细地说明本专利技术的实施方式，其实例由附图阐明。如附图1，其中展示了流动注射装置10实施方式的示意，该流动注射装置可有效地实施本专利技术方法的实施方式。如上所述，本专利技术的方法也可用于静态(非流动)样品和试剂。由多种来源生成的水样品12本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·塔克，L·M·伊根，
申请(专利权)人：哈希公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。