Kjeltec 9分析仪/蒸馏单元按照 PAI - dk01 标准检测废水中的总凯氏氮

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TKN 定义为在规定条件下，游离氨和有机氮化合物转化为硫酸铵的总和。该过程将生物来源的氮成分，如氨基酸、蛋白质和多肽转化为氨。该方法可能不能转化一些工业废料中的含氮化合物，如胺、硝基化合物、腙、肟、半咔酮和一些难降解叔胺。样品在浓硫酸、硫酸钾和硫酸铜的存在下加热消化，直到溶液变为无色或淡黄色。 随后溶液被冷却、 稀释、 变成碱性。在这个方法中， 样品在消化炉中消化之后， 接着使用 Kjeltec 9 分析仪进行自动蒸馏和滴定。氨被蒸馏出来并被硼酸接收。用溴甲酚绿/甲基红做为指示剂，用盐酸标准溶液滴定硼酸接收液中的氨，用颜色法做为终点法来测定样品中 TKN 的含量。 AN 5533Rev.3 KjeltecM 9 分析仪/蒸馏单元 按照 PAI-DK01检测废水中的总凯氏氮[TKN ] FOSS 的消化方案 FOSS 的消化炉是一个加热模块，用于按照凯氏定氮法进行氮和蛋白 质分析的样品消化过程。为了匹配不同的实验室能力，可以选择不 同的型号及附件来进行手动消化、半自动消化和全自动消化。 FOSS KjeltecTM 9 定氮分析方案 Kjeltec 9 是 一 种自动的蒸馏单元，主要用于按照凯氏定氮法进行蛋 白分析的蒸馏过程，也可用于其他许多不同的蒸馏过程 。选配内置 比色滴定和自动进样器可将凯氏定氮分析完全自动化。 样品类型 此应用摘报中描述的方法包括以下 样品类型： 液体样品：生活和工业废水 检出限：0.4-20mg N/L FOSS Nils Foss Alle 1 DK-3400 Hi l lerod Denmark Tel ： +45 7010 3370 应用信息 此应用摘报应结合AN 55112]“依据凯氏定氮法进行氮的测定-总摘报”使用。 1.1 介绍 本应用摘报是采用 Kjeltec 9 分析仪按照 PAI - dk01 检测废水中的总凯氏氮(TKN)的一个指导。该方法适用于生活和工业废水中 TKN 的测定。批准用于废水监测的 TKN 浓度范围为0.4-20N mg/L (通过校准曲线)。 该方法可能无法测定 TKN 浓度>20mg/L的样品，除非分析人员对测试的样品使用适当的稀释因子 或如标准方法中所述的线性校准曲线来证明其有效性。 1.2 原理 TKN 定义为在规定条件下，游离氨和有机氮化合物转化为硫酸铵的总和。 该过程将生物来源的氮成分，如氨基酸、蛋白质和多肽转化为氨。该方法可能不能转化 一 些工业废 料中的含氮化合物，如胺、硝基化合物、腙、肟、半咔酮和一些难降解叔胺。 样品在浓硫酸、硫酸钾和硫酸铜的存在下加热消化，直到溶液变为无色或淡黄色。随后溶液被冷 却、稀释、变成碱性。 在这个方法中，样品在消化炉中消化之后，接着使用 Kjeltec 9 分析仪进行自动蒸馏和滴定。氨被蒸 馏出来并被硼酸接收。用溴甲酚绿/甲基红做为指示剂，用盐酸标准溶液滴定硼酸接收液中的氨，用 颜色法做为终点法来测定样品中 TKN 的含量。 1.3 安全防范 必须要小心的操作试剂来保证安全。对于试剂的操作可以参考有关的 MSDS。 应始终佩戴手套、实验服和护目镜等个人防护设备，在处理热消化管时应小心。 遵守仪器用户手册和 MSDS 中的安全说明。 Fig.1 个人防护设备 1.4 设备 A.分析天平，精确到0.1mg B.消化装置，如 DT208， DT220， Digestor 2508 或 Digestor2520 C. 蒸馏、滴定和自动进样器 月 用于蒸汽蒸馏： Kjeltec 9 蒸馏单元 用于蒸汽蒸馏和自动滴定： Kjeltec 9分析仪 ● 自动进样器： Kjeltec 9 自动进样器包括20位或60位，可以和 Kjeltec 9分析仪联用 D. 250 ml 消化管 E. 滴定管，50ml 或同等设备-用于手动滴定 F. 锥形瓶(接收液瓶，500ml)-用于手动滴定 G. 移液管，25ml， 50ml 和100ml 1.5 试剂 在分析中，使用分级纯以上级别的试剂。 有关试剂制备的进一步信息，请参考 AN 5511。 A. 98%硫酸 B.氯化铵 (NH4CI)-可选用做校准标准品(氮含量26，32%) C. 沸腾片 (Teflon 材质) D. 甘氨酸(C2HsNO2)-可选-用作质量控制样(氮含量18，62%) E . 催化剂片： Kjeltab Se 3.5 (3.5 g K2SO4 + 3.5 mg Se) F. 40% w/v 氢氧化钠溶液 G. 滴定剂 0.01N盐酸标准溶液 注意：滴定剂的浓度必须精确到四位数字。 H.接收液 ● 1%硼酸和溴甲酚绿/甲基红混合溶液-用于自动滴定 ●4%硼酸和溴甲酚绿/甲基红混合溶液-用于手动滴定 注释：当使用 0.1N 盐酸时，推荐接收液的空白值介于0.05至0.15ml 之间。 1.6 分析细节 1.6.1 消化程序 样品类型 样品量 H2SO4 Kjeltab Se 3.5 消泡剂片 消化条件 液体 50-100mL 12mL 2 pc 2 pcs 250℃ 消化 30 min.420℃ 消化 60 min. Table 1 一 般消化程序 1.6.2蒸馏程序 型号 稀释水 碱液 蒸汽功率 Delay/SAfE 接收液 蒸馏终点 Kjeltec 9 蒸馏单元 70 ml 50 ml 100% 12 s/SAfE 30ml 4%硼酸 时间： 5min Kjeltec 9 分析仪 70 ml 50 ml 100% 12 s/SAfE 30ml 1%硼酸 自动 Table 2 一 般蒸馏程序 注释： 250mL消化管内混合溶液的总体积不得超过170mL。 1.6.3 滴定剂 滴定剂的选择取决于氮的含 量 。下表根据样品含氮量给出了推荐的滴定剂浓度。滴定剂浓度需精确 到小数点后四位，如0.1002 mol/L。 0.01 N HCI(氮含量范围 0.1-2 mg N) 0.1N HCI(氮含量范围 2-100 mg N) 0.2 N HCI(氮含量范围 50-200 mg N) Table 3 推荐的滴定剂浓度 1.7 步骤 1.7.1样品准备 样品应用聚乙烯或玻璃瓶收集。应尽快进行分析或储存在 2-5°℃ 条件下。用硫酸酸化到 pH 值<2也 可帮助保存样品，但要避免因吸附任何大气氨而对酸化样品造成污染。 如果知道样品中大约氮浓度，则可按以下方式选择试验部分体积： 氮浓度 (mg/l) 使用体积(ml) 20及以下 100 20-50 50 50-100 25 Table 4 不同氮浓度对应的样品量 注释：如果样品中的硝酸盐浓度是 TKN 水平的十倍或更高，就可能发生干扰。在 TKN分析之前使 用阴离子交换树脂(氯化物形式)除去硝酸盐。 1.7.2消化 每批样品至少准备 三 个试剂空白。除了不加样品外，试剂空白应和分析样品进行相同的处理。 1. 在每个消化管中加入 50-100mL样品和2片消泡剂片。 2. 加入2片催化剂 Kjeltabs Se 3.5，将消化管放入消化管架。 3. 用移液管小心加入12 mL 浓硫酸到每个消化管中。 4. 将排废罩紧紧地扣在消化管架中的消化管上。 5. 将水吸气器或尾气吸收装置调至最大。 6. 将消化管架放入预热好的消化炉(250℃)中。 7. 在250°℃下消化30分钟。 8. 设置消化炉温度为420℃， 并开始加热。 9. 10分钟后，调低水抽气泵或尾气吸收装置，直到酸性烟雾刚好包含在排 气 罩内。管内应保持凝 回流。在消化的最初阶段产生大量的硫氧化物烟雾后，必须降低真空，以防止 H2SO4的损失。继续消化 50 min 。 10.关闭消化炉。取出消化管架放置于支架上冷却10-20分钟，注意保持排废罩仍扣在消化管上。可以通过鼓风机加速消化管的冷却。当消化管内不再有烟雾时，取下排废 罩 ，关闭水抽气泵或尾 气 吸收装置。 注释：步骤5-10在配备了自动升降装置和尾气吸收装置 2501 的自动消化炉中可以自动完成。 1.7.3蒸馏 1. 打开机器，运行 一 个成功的自检。 2. 选择程序， 按 Table 2 进行设置。 3. 选择产品(样品类型， 仅用于 Kjeltec9分析仪)。 4. 选择创建好的批次(仅用于 Kjeltec 9分析仪)。 5. 把消化管放入仪器或者自动进样器。 6. 开始样品测试。 7. 从蒸馏单元中移出馏出液，用标准盐酸溶液滴定。 8. 从仪器上取下消化管，将废物排入废液桶。 注释：如果使用的是 Kjeltec 9分析仪，蒸馏、滴定和计算将自动进行。 1.8 结果表达 结果报告为 mg N/L， 按下式计算： 1.8.1 计算 T=样品消耗的滴定剂体积(mL) B=空 白消耗的滴定剂体积(mL) N=标准酸的当量浓度，4位小数 1.8.2方法性能 该研究是 FOSS 使用模块消化炉和 Kjeltec 9 分析仪进行的，使用的是本应用摘报和 AN 5511 描述的 程序。方法性能数据见 Table 5 和 Table 8。 样品 方法性能验证采用的是法国某污水处理厂的一个废水样品。 仪器型号 n SD RSD (%) 平均氮含量(mg/L) *参考值 (mg/L) Kjeltec 9 5 0.03 1.87 1.84 2.313 Kjeltec 8400 5 0.07 3.86 1.91 2.313 Table 5 Kjeltec 9 分析仪和 Kjeltec 8400 性能数据。*参考值来自法国污水处理厂 。 1.8.3用于性能验证的校准曲线： 为进 一 步验证方法的性能，制备了氯化铵校准曲线，并使用 Kjeltec 9 分析仪和 KT8400 分析甘氨酸 作为质 量 控制样品 。 1.8.4校准曲线标准溶液 用氯化铵制备标准溶液。 标准溶液号 0 (Blank) 1 2 3 4 5 mL (NH4CI 储备液， 200 mg N/L) 0 2 5 25 50 100 mL(稀释用水) 1000 998 995 975 950 900 最终体积(mL) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 最终浓度 (mg N/L) 0 0.4 1.0 5 10 20 Table 6 Kjeltec 9 分析仪和KT8400 的标准溶液 1.8.5校准曲线准备 使用 Table 66 中的标准溶液制备 Kjeltec 9 和 Kjeltec 8400 仪器的校准曲线。根据 Table 7， 应用本 文档描述的方法和 AN 55112对校准空 白 和标准系列进行分析。 标准溶液号 0 (Blank) 1 2 3 4 5 浓度 (mg N/L) 0 0.4 1.0 5 10 20 5 3 3 3 3 3 分析的体积(mL) 100 100 100 100 100 100 Table 7 校准曲线标准品(氯化铵系列标液) 仪器实测值与标准浓度的对比请参见 Table 88。 Table 8 Kjeltec 9 分析仪和 KT8400 的校准曲线，每个数据点是3次测定的平均值 1.8.6质量控制样品 1.甘氨酸储备液(200 mg N/L)： 。溶解1.072g甘氨酸于蒸馏水中，定容到1L 。 2.甘氨酸质量控制标准样品(2mg N/L)： 将甘氨酸储备液稀释100倍：取20mL甘氨酸储备液，稀释定容到 2000 mL。 ●使用 100mL 甘氨酸质 量 控制样品去进行测试。 。用NH4CI校准曲线计算含量。 甘氨酸质量控制样品 仪器 n SD RSD (%) 平均氮含量(mg/L) 参考值 (mg/L) Kjeltec 9 分析仪 5 0.04 2.05 1.9 2.0 Kjeltec 8400 5 0.09 5.78 1.5 2.0 Table 9 使用校准曲线计算质量控制样的结果 1.9 参考方法 [1] Method PAI -DK 01 (Environmental Protection Agency USA-EPA) [2]应用摘报 AN 5511 2 问题和反馈 如果您对这个应用摘报有任何问题或反馈，请联系 FOSS 的支持团队。 Joi Chen Product Special i st Il， Service 3 版本历史 版本 发布日期 修改内容 批准 1 2022-06-14 首发 JSE 2 2022-09-19 更新参考方法 JICH 3 2022-10-31 更新1.5，1.6.3和1.7 JICH