炼油废水中硝酸盐氮检测方案(气相分子吸收)

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炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY2011年第4期55 炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第22卷56 气相分子吸收光谱法在炼油废水水质分析中的应用 吕秀荣，陈爱华，刘江华 (克拉玛依石化公司炼油化工研究院，新疆克拉玛依834000) 摘要：文中从标准曲线的建立、精确度考察、准确度考察及样品干扰消除等方面分析了气相分子吸收光谱法对炼油废水中硝酸盐氮(NO-N)分析的适用性。结果表明，在采取了正确的消除干扰措施后，气相分子吸收光谱法能准确地测定炼油水中NO，-N含量。 关键词：收光谱法；硝酸盐氮；干扰；挥发性有机物 中图分类类：X703 文献标识码：B 文章编号：1671-4962(2011)04-0055-03 气相分子吸收光谱法是利用基态的气体分子吸收特定紫外光谱的一种测量方法。用于测定氨氮、总氮、硫化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐、凯氏氮。该法通过化学反应，将溶液中的离子或分子转化为某种气体。气体分子接受到特定波长的光辐射时，产生相应的分子振动。发生分子振动所需能量是一定的，这种特定的能量称为分子特征谱线。在气相分子吸收光谱法中，选特定波长的光源，气态分子对该光源发出的特征波长光产生 3.4反应温度的计算 反应温度的6个影响因素当中，(2)和(3)2个因素在温度影响上很微小，为了简化计算，只考虑其它4个影响因素，计算温度变化率dt，再通过循环累加计算出Tx。 式中 O-进料由温度T进入反应器升温至T吸收的热量；(r一循环液经冷却后进人反应器升温至T吸收的热量；0s一釜体与外部环境换热量；H一反应生成热；vtx一釜体热容。 4结论 ACH装置中CSTR众多，每个 CSTR都要进行反应速率、反应热、反应温度等计算。在ACH装置仿真系统中，在其他仿真模型不变的情况下，采用简化表征数据计算，针对缩合釜进行流程处理和参数修正，大大缩短了仿真系统数据的计算时间，使整个仿真系统计算1遍的耗时缩短至1s以内，完全满足ACH装置实时仿真快速运行的需要，且 分子振动吸收，根据光的被吸收程度计算出分子浓度 硝酸盐氮(NO-N)浓度的测定结果是炼油废水生化处理过程中对氨氮的降解过程跟踪及处理效果评价的重要参数。目前硝酸盐氮分析方法[2]有酚二磺酸法、镉柱还原法、戴式合金还原法、离子色谱法、紫外分光度法、电极法和气相分子吸收光谱法。 气相分子吸收光谱法已被国家环保部定为废 仿真运行过程中各 CSTR上的仪表显示的有关工艺参数值与设计数据相当吻合，各数据之间相互影响的因果关系也完全符合实际情况，系统用于培训目的效果良好。 ( 参考文献： ) ( [1]薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计(第2版)[M].北京： 机械工业出版社，2009：59-62. ) ( 2]肖田元，范文慧.系统仿真导论(第2版)[M].北京：清华大学出 版社，2010：15-16.. ) ( [3]臧福录，应金良.石油化工工艺工程师必读[M].北京：中国石 化出版社，1998：32-34. ) ( [4]郁浩然，鲍浪.化工计算[M].北京：中国石化出版社， 1987：63-65. ) ( [5]陈甘棠.化学反应工程[M].北京：化学工业出版社， 1981：55-57. ) ( [6]许国根，许萍萍.化学化工中的数学方法及MATLAB实现[M]. 北京：化学工业出版社，2008：29-31. ) ( 收稿日期：2011-06-18 ) ( 作者简介：王芝红，女，助理工程师，2007年毕业于中国石油大学(华东)化学工程与工艺专业，现从事化工工艺流程模拟、方真培训系统的开发和培训工作。 ) 水中硝酸盐氮(NO-N)分析的行业标准(HJ/T197-2005)，能简单快速的分析水中的硝酸盐氮，但对于成分较为复杂的炼油废水的适用性还未见报道。 1实验部分 1.1实验仪器与试剂 气相分子吸收光谱仪AJ-2100，上海安杰环保科技有限公司。 盐酸、氨基磺酸(NHSOH)、三氯化钛(TiCl；)、无水高氯酸镁(Mg(ClO4)2)均分分析纯；硝酸盐氮标准液(GSBZ50008-88)。 1.2实验方法 (1)标准曲线建立。分别取0.05、1.00、1.50、2.00、2.50 mL硝酸盐标准使用液(10.00 pg/L)，用水稀释至2.50 mL，滴加适量氨基磺酸和盐酸，加热反应后加人三氯化钛后测定各标准溶液吸光度，绘制吸光度与相对应的硝酸盐盐量的标准曲线3。 (2)标准样的准确度考察。取国家环境监测总站提供的标准水样(GSBT50008-88)，依该水样的配置办法，测定该水样的NO-N含量，考察标准样测定的准确度 (3)炼油废水生化处理单元水样的测量。取炼油废水A/O工艺生化处理单元污水水样，在水样中分别加入一定量的10%氨基磺酸以消除 NO的正干扰，测得其NO：-N含量。 (4)活性炭吸附对挥发性有机物质干扰消除作用和测量精确度考察。从以上的炼油废水 A/O工艺生化处理单元污水水样中分取等量水样，分别加入一定量的10%氨基磺酸以消除 NO的正干扰后，再分别加入水样重量0.1%，0.2%，0.5%的细颗粒活性炭，搅拌30 min后测得其 NO；-N含量。 (5)炼油废水生化处理单元水样NO -N测定的准确度考察。 2结果与讨论 2.1标准曲线的建立 分别取0.05、1.00、1.50、2.00、2.50mL硝酸盐按标准使用液(10.00pg/L)，滴加氨基磺酸和盐酸，加热反应后加入适量三氯化钛后测定各标准溶液吸光度，绘制吸光度与相对应的硝酸盐氮的量绘制标准曲线14)，见图1. 式中x吸光度，y加标量，ug。 图11硝酸盐氮加标量与吸光度的标准曲线 由该曲线的线性相关系数 R=0.999 8，可见其线性相关性较好，符合建立标准曲线的要求。 2.2标准样的准确度考察 依据国家环境监测总站提供的标准GSBT50008-88取水样，该水样的成分为 NO： -N，标准值为0.604 mg/L，不确定度为±0.030 mg/L，测定该水样的 NO； -N含量，测定结果见表1。 表1标准样的准确度考察 编号 吸光度 含量/ug 分析结果/(mg·L-) 1 0.0103 1.5706 0.6282 2 0.009 7 1.4854 0.594 2 3 0.0101 1.5422 0.6169 平均值 0.0100 1.5327 0.6131 表1显示，其测定结果符合标准水样的测量范围。这表明气相分子吸收光谱法能准确分析标准水样的NO，-N含量。 2.3废水生化处理单元水样的测量 从炼油废水A/O 工艺生化处理单元污水水样中分取6份等量水样中分别加入一定量的10%氨基磺酸以消除NO 的正干扰，测得其NO：-N含量，测定结果见表2。 表2炼油废水消除NO-N后的测定结果 编 号 吸光度 含量/pg 分析结果/(mg·L) 1 0.0275 3.930 1.572 2 0.020 8 2.975 1.190 3 0.0314 4.476 1.790 4 0.0198 2.841 1.136 5 0.029 9 4.270 1.708 相对标准偏差/% 27.50 从表2可见，对同一水样消除亚硝酸氮的干扰后，其硝酸盐氮的测定并不稳定，考虑本水样为炼油废水，其中可能含有一定量的有机物，在测定过程中这些有机物的挥发对分光光度仪的吸光度产 生一定的影响，故考虑采用活性碳吸收以消除挥发性的有机物对硝酸盐氮测定结果的干扰。 2.4活性炭吸附对挥发性有机物质干扰消除作用 从炼油废水A/O工艺生化处理单元污水水样 中分取等量水样，分别加人一定量的10%氨基磺酸以消除NO的正干扰后，再分别加入水样重量0.1%，0.2%，0.5%的细颗粒活性炭，搅拌30 min 后测得其NO-N含量，测定结果见表3。 表3加入活性碳后的测定结果 编号 活性炭加入量/% 吸光度 含量/pg 分析结果/(mg·L') 1-1 0.1 0.019 0 2.722 1.091 1--2 0.0189 2.715 1.086 1-3 0.0191 2.740 1.097 1-4 0.0190 2.722 1.091 1-5 0.0188 2.705 1.082 相对标准偏差/% 0.48 2-1 0.2 0.0190 2.722 1.091 2-2 0.0187 2.680 1.076 2-3 0.0189 2.710 1.086 2-4 0.0187 2.692 1.076 相对标准偏差/% 1.17 3-1 0.5 0.0187 2.692 1.076 3-2 0.0186 2.662 1.065 3-3 0.0188 2.705 1.082 3-4 0.0185 2.652 1.061 相对标准偏差/% 1.18 总体相对标准偏差/% 0.96 从表3可见，对于炼油废水生化处理过程中的实际水样的硝酸盐氮的测量结果的相对标准偏差在0.48%~1.18%范围内。由此可见该水样中加入水样质量的0.1%~0.5%的活性碳，能较好的肖除炼油废水的挥发性的有机物质对硝酸盐氮测定结果的干扰。 2.5实际炼油废水硝酸盐氮测定的准确度考察 从以上的炼油废水A/O工艺生化处理单元污水水样中取出一定量的水样，该水稀释10倍后与2.2中配制的标准水样以1：1的比例混合，再分取6份等量水样分别加入一定量的10%氨基磺酸以消除NO的正干扰后加加水样重量0.2%的细颗粒活性炭，搅拌30 min 后测得其 NO， -N含量，测定结果见表4。 表4实际炼油废水硝酸盐氮测定的准确度考察 编号 吸光度 含量/pg 分析结果/(mg·L-) 1 0.0280 4.082 1.633 2 0.0274 3.997 1.599 3 0.0286 4.167 1.667 4 0.0293 4.267 1.707 5 0.0285 4.153 1.661 平均值 0.0284 4.133 1.653 由表4可知，测定该炼油废水的加标回收率为93.1%，(环境行业标准 HJ/T 197-2005要求，加标回收率在91.0%~106%之间)。由此可见，在加入适量活性炭后有效预防挥发性有机物对测定结果 的干扰，从而能准确的分析炼油废水生化处理单元废水的NO--N含量。 3结论 (1)气相分子吸收光谱法适用于炼油废水中硝酸盐氮的分析。 (2)由于炼油废水的成分较为复杂，挥发性的有机物干扰了生化处理单元水样的NO，-N含量的准确分析。 (3)加入水样质量的0.1%~0.5%的活性碳能较好的消除挥发性的有机物质对硝酸盐氮测定结果的干扰，从而能准确的分析炼油废水生化处理单元废水的NO：-N含量。 ( 参考文献： ) ( [1]梁柱，周慧.气相分子吸收光谱法测定水中的氨氮[J].污染防 治技术，2005(4)：38-40. ) ( [2]陈秋红，施建兵，藏平安.气相分子仪测定水中的硫化物[J].污 染防治技术，2006(4)；65-66. ) ( [3]国家环保局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2002：132-144， 263-268. ) ( [4]臧平安.气相分子吸收光谱法测定亚硝酸根离子的研究[J].分 析化学，1991，19(2)：1364-1366. ) ( [5]臧平安.气相分子吸收光谱法测定硝酸根离子的研究[J].宝钢 技术，1995(3)：24-25. ) ( 收稿日期：2011-06-13 ) ( 作者简介：吕秀荣，女，工程师，硕士研究生，2004年毕业于辽宁石油化工大学环境工程专业，现从事环境工程污水处理工艺的研究工作。 ) 文中从标准曲线的建立、精密度考察、准确度考察及样品干扰消除等方面分析了气相分子吸收光谱法对炼油废水中硝酸盐氮分析的适用性。结果表明，在采取了正确的消除干扰措施后，气相分子吸收光谱法能准确的测定炼油废水中的硝酸盐氮的含量。