Phân tích Amoni trong nước

QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH AMONI (NH₄⁺) TRONG NƯỚC – PHƯƠNG PHÁP TRẮC PHỔ

(TCVN 6179-1:1996)

1. Phạm vi áp dụng

Phương pháp có thể áp dụng để xác định amoni có trong nước sinh hoạt và hầu hết nước thải và nước thô. Việc áp dụng phương pháp này cho nước có màu hoặc nước mặn sẽ được tiến hành trước bằng chưng cất.

Khoảng xác định nồng độ nito dạng amoni tới 1,0 mg/l với thể tích mẫu thử là 40ml. Nồng độ cao hơn được tiến hành pha loãng rồi xác định.

Giới hạn phát hiện: nồng độ nito khoảng 0,003 – 0,008 mg/l với thể tích mẫu thử 40ml và sử dụng cuvet có chiều dài đường quang 40 mm.

2. Nguyên tắc:

Đo quang phổ ở bước sóng 655 nm của hợp chất màu xanh được tạo bởi phản ứng của amoni với salixylat và ion hypoclorit có sự tham gia của natri nitrosopentaxyano sắt (III) taxyano sắt (III) (natri nitroprusiat).

Các ion hypoclorit được tạo trong situ bằng cốc thuỷ phân kiềm của N, N/ dicloro- 1,3,5- triazin 2,4,6 (1H, 3H, 5H) trion, muối natri (natri diclorosoxyanurat). Phản ứng của cloramin với natri salixylat xảy ra ở độ pH 12,6 có sự tham gia của natri nitroprusiat. Bất kỳ chất cloramin nào có mặt trong mẫu thử cũng đều được xác định.

Natri xitrat có trong thuốc thử để cản sự nhiễu do các cation, đặc biệt là canxi và magiê.

3. Tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn Việt Nam 6179-1:1996; ISO 7150-1:1984 (E): Chất lượng nước – Xác định amoni. Phần 1: Phương pháp trắc phổ thao tác bằng tay. Water quality – Determination of ammonium. Part 1: Manual spectrometric method.

4. Hóa chất
   • Nước không chứa amoni: được chuẩn bị bằng phương pháp chưng cất có bổ sung thêm 0,1 ± 0,01ml H₂SO₄ vào 1000 ml ± 10ml nước cất và cất lại (nước cất 2 lần). Thu dịch cất trong lọ thuỷ tinh có nút bằng thuỷ tinh đậy kín.
   • Thuốc thử màu

Hoà tan 130 g ± 1 g natri salixylat (C₇H₆O₃Na) và 130 g ± 1 g trinatri xytrat ngậm hai phân tử nước ((C₆H₅O₇Na₃.2H₂O) trong nước (4.1) trong bình định mức 1000 ml. Thêm nước để thu được dung dịch khoảng 950 ml và thêm 0,970 g ± 0,005 g natri nitrosopentaxyano sắt (III) 2 phân tử nước [natri nitroprusiat, {Fe(CN)₅NO}Na₂.2H₂O} vào dung dịch. Hoà tan chất rắn trong dung dịch, sau đó pha loãng bằng nước tới vạch.

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, thuốc thử này bền ít nhất trong hai tuần.

• Dung dịch natri diclorosoxyanurat

Hoà tan 32,0 g ± 0,1 g natri hydroxit trong 500 ml ± 50 ml nước (4.1). Làm nguội và thêm 2,00 g ± 0,02 g natri diclorosoxyanurat 2 phân tử nước (C₂N₃O₃Cl₂Na.2H₂O) vào dung dịch. Hoà tan chất rắn và chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức dung tích 1000 ml. Thêm nước tới vạch.

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, thuốc thử ổn định ít nhất trong hai tuần.

• Dung dịch chuẩn nitơ dạng amoni ρ_N= 1000 mg/l

Hoà tan 3,819 g ± 0,004 g amoni clorua (sấy khô ở 105^oC trong 2 giờ) vào khoảng 800 ml nước (4.1) trong bình định mức 1000 ml. Pha loãng đến vạch mức bằng nước.

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh nút kín, dung dịch bền ít nhất trong một tháng. Hoặc sử dụng dung dịch chuẩn amoni 1000mg/l thành phẩm.

• Dung dịch chuẩn nitơ dạng amoni ρ_N= 100 mg/l.

Dùng pipet lấy 100 ml dung dịch chuẩn nitơ amoni (4.4) cho vào bình định mức dung tích 1000 ml. Pha loãng bằng nước tới vạch.

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh nút kín, dung dịch bền ít nhất trong một tuần.

• Dung dịch chuẩn nitơ dạng amoni ρ_N= 1 mg/l.

Dùng pipet lấy 1 ml dung dịch chuẩn nitơ amoni (4.5) cho vào bình định mức dung tích 100 ml. Pha loãng bằng nước tới vạch. Chuẩn bị dung dịch ngay trước khi sử dụng.

1 ml dung dịch chuẩn này chứa 1 μg nitơ dạng amoni.

• Dung dịch rửa

Hoà tan 100 g ± 2 g kali hydroxyt trong 100 ml ± 2 ml nước. Làm nguội và thêm 900 ml ± 50 ml etanol 95% (v/v). Bảo quản trong lọ polyetylen.

5. Thiết bị:
   • Máy UV –Vis: đo được ở bước sóng 655 nm.
   • Cuvet thạch anh: chiều dài 40mm.
   • Bếp cách thủy: duy trì nhiệt độ 25^oC ± 1^oC
   • Dụng cụ thủy tinh: Bình định mức 50ml; pipet các loại

Tất cả dụng cụ thuỷ tinh phải được rửa cẩn thận bằng cách sử dụng dung dịch rửa (4.7) sau đó được tráng kỹ bằng nước (4.1).

6. Qui trình tiến hành:
   • Lấy và bảo quản mẫu:

Mẫu thí nghiệm được đựng trong lọ thuỷ tinh hoặc polyetylen. Mẫu được phân tích càng nhanh càng tốt hoặc bảo quản ở nhiệt độ từ 2 – 5 ^oC cho đến khi được phân tích.

Axit hoá bằng axit sunfuric tới độ pH < 2 để bảo quản nhằm tránh sự nhiễm amoni do mẫu hấp thụ các amoniac có trong khí quyển.

Đưa mẫu về nhiệt độ phòng trước khi phân tích.

• Chuẩn bị mẫu

Thể tích phần mẫu thử lớn nhất là 40 ml có thể xác định nồng độ nitơ dạng amoni tới ρ_N = 1 mg/l. Mẫu thử có hàm lượng amoni lớn hơn có thể lấy mẫu thử nhỏ hơn cho phù hợp.

Các mẫu có chứa các hạt lơ lửng phải để lắng hoặc lọc qua bông thuỷ tinh đã được tráng nước trước khi lấy mẫu thử, hoặc có thể chưng cất mẫu (6.3).

• Quy trình chưng cất mẫu

Đối với mẫu thử đậm màu hoặc có mặn hoặc là nhiễu do nồng độ của magiê hoặc clorua cao, mẫu thử cần phải được chuẩn bị bằng cách chưng cất.

Trình tự tiến hành thực hiện theo TCVN 5988 – 1995 (ISO 5664 – 1984):

– Lấy V₁ mẫu (25 – 250ml mẫu) cho vào bình chưng cất, (nếu mẫu chứa clo, đuổi clo bằng cách thêm vài tinh thể natri thiosunfat) thêm 3 giọt chỉ thị xanh bromothymol, điều chỉnh pH về 6,0 – 7,4 (chỉ thị có màu vàng hoặc màu xanh) bằng NaOH 1 mol/l hoặc HCl 1%. Thêm nước (4.1) vào bình cất để đạt thể tích 350ml.

– Thêm 0,25 ± 0,05g MgO và vài hạt đá bọt và lắp ngay bình cất vào máy. Cất mẫu cho tốc độ chảy vào bình hứng khoảng 10ml/phút. Dừng cất khi thu được 200ml ở bình hứng.

–  Sử dụng 50ml axit hydrocloric 1% (v/v) để làm dung dịch hấp thu. Sau khi cất môi trường dịch cất sẽ được trung hoà bằng NaOH 1 mol/l và làm thành thể tích V₂ (ml). Thể tích mẫu thử được lấy để chưng cất V₁ (ml).

– Mẫu thử đã được chuẩn bị như trên, được tiến hành phân tích theo quy trình (6.4). Tuy nhiên, kết quả sẽ là nồng độ của nitơ dạng amoni trong mẫu thử. Nồng độ trong mẫu gốc được tính bằng công thức sau:

Trong đó,

P_N1: kết quả của mẫu thử

V₁: Thể tích của mẫu thử được lấy ra để chưng cất (ml).

V₂: Thể tích của mẫu thử được định mức sau chưng cất (ml).

• Tiến hành

– Sử dụng bình định mức 50ml.

– Chuẩn bị dãy dung dịch hiệu chuẩn và xác định Amoni theo trình tự bảng phía dưới:

• Kiểm tra

Thử mẫu trắng: thay thế mẫu thử bằng 40ml nước (4.1) và thực hiện theo các bước trong mục (6.4).

2. Công thức tính

Nồng độ Amoni (N_NH₄⁺) tính theo miligam/lít, được xác định theo công thức:

Trong đó:

• Abs: độ hấp thu của mẫu.
• A,B: hệ số hồi quy tuyến tính y = A + Bx.
• f: hệ số pha loãng.
• 1,286: hệ số chuyển từ Nitơ sang NH₄⁺

8. Các chất cản trở:

9. Kiểm soát chất lượng
   • Tuân thủ bảng biểu thử nghiệm

Cán bộ phân tích phải ghi lại đầy đủ tiến trình phân tích và các kết quả thu được sau mỗi mẻ phân tích vào “Báo cáo thử nghiệm xác định Amoni trong nước – phương pháp trắc phổ”, các kết quả kiểm soát phải được ghi rõ bên cột “Ghi Chú”

Thực hiện phân tích mẫu kiểm soát chất lượng theo yêu cầu của chương trình quan trắc

• • Đánh giá mẫu trắng (LB: Laboratory Blank)
• Phân tích ít nhất một mẫu LB trong mỗi lần thực hiện phân tích. Đánh giá kết quả dựa vào giới hạn 0±0,014 mg/lNH₄⁺.
• Nếu mẫu LB ngoài giới hạn kiểm soát, kiểm tra xem dụng cụ, hoá chất, chất chuẩn có bị nhiễm bẩn không. Tiến hành súc rửa dụng cụ với HCl 1N, sau đó sấy khô. Kiểm tra chất lượng nguồn nước của phòng thí nghiệm.
• Xem lại hạn sử dụng của hóa chất hoặc cần thiết có thể thay mới.

Mẫu biết trước hàm lượng pha từ chuẩn(QCS: Quality Control Sample)

• Phân tích ít nhất một mẫu QCS nồng độ 0,2 mg/L NH₄⁺ trong mỗi lần thực hiện phân tích. Đánh giá kết quả dựa vào giới hạn 100 ± 20%. Kết quả thu được tại Phòng phân tích – Trung tâm phân tích quan trắc môi trường Việt Namkhi xác định giá trị sử dụng của phương pháp là: 100 ± 10%;
• Dung dịch mẫu QCS nồng độ 0,2 mg/L NH₄⁺ được chuẩn bị từ dung dịch làm việc 1,0 mg/L NH₄⁺.
• Nếu mẫu QCS nằm ngoài giới hạn kiểm soát, kiểm tra xem dụng cụ, hoá chất, chất chuẩn có bị nhiễm bẩn không. Tiến hành súc rửa dụng cụ với HCl 1N, sau đó sấy khô. Kiểm tra chất lượng nguồn nước của phòng thí nghiệm.
• Xem lại hạn sử dụng của hóa chất hoặc cần thiết có thể thay mới.
  • Mẫu lặp (LD: Laboratory Duplicate)
• Thực hiện phân tích các mẫu lặp theo yêu cầu của chương trình quan trắc;
• Sau khi phân tích 20 mẫu phải tiến hành làm 1 mẫu lặp
• Mẫu lặp phải được lấy cùng từ một chai chứa mẫu;
• Phân tích mẫu LD1 và mẫu lặp LD2;
• Tính toán sự khác nhau của mẫu lặp bằng phương trình:

Trong đó:

RPD = phần trăm sai khác

LD1 = mẫu lặp PTN, lặp lần thứ nhất

LD2 = mẫu lặp PTN, lặp lần thứ hai

• Đánh giá sự khác nhau của mẫu lặp theo giới hạnRPD ± 20%.
• Nếu % sai khác của mẫu lặp trong giới hạn, không có yêu cầu thêm nữa.
• Nếu % sai khác của mẫu lặp nằm ngoài giới hạn RPD ± 20%, cán bộ phân tích phải báo với người quản lý phòng thí nghiệm và người đó phải báo cáo với quản lý chất lượng PTN về dữ liệu cuối cùng.
• Trong trường hợp % sai khác của mẫu lặp ngoài giới hạn và kết quả mẫu gần với giới hạn phát hiện, việc tính toán sự khác nhau tuyệt đối như sau:

∆ = (LD1 – LD2)

Trong đó :

∆ = Sự khác nhau tuyệt đối

LD1 = mẫu lặp PTN, lặp lần thứ nhất

LD2 = mẫu lặp PTN, lặp lần thứ hai

• Đánh giá sự khác nhau của mẫu lặp theo giới hạn 0±0,014 mg/lNH₄⁺.
• Nếu ∆ nằm ngoài giới hạn 0±0,014 mg/lNH₄⁺, kết quả vẫn được báo cáo nhưng cán bộ phân tích có trách nhiệm phải báo với người quản lý phòng thí nghiệm và người đó phải báo cáo với quản lý chất lượng PTN về dữ liệu cuối cùng và ghi lại tại cột “Ghi chú” trong “Báo cáo thử nghiệm xác định Amoni trong nước – phương pháp trắc phổ”.
  • Mẫu thêm chuẩn (MS: Matrix Spike)
• Thực hiện phân tích các mẫu thêm chuẩn theo yêu cầu của chương trình quan trắc.
• Phân tích 01 mẫu thêm chuẩn với nồng độ thêm là 0,05 mg/L NH₄⁺ sau khi phân tích 20 mẫu hoặc một mẻ mẫu.
• Chuẩn bị mẫu thêm chuẩn nồng độ thêm là 0,05 mg/L Fe²⁺: Hút 2,5ml dung dịch chuẩn 1,0 mg/L NH₄⁺cho vào bình định mức 50 ml, sau đó định mức đến vạch bằng chính mẫu môi trường.
• Tính toán độ thu hồi theo phương trình

Trong đó:

R = Độ thu hồi

C_s = Nồng độ mẫu thêm chuẩn

C= Nồng độ của mẫu nền

S= Nồng độ đương lượng của chất phân tích thêm vào mẫu

• Đánh giá độ thu hồi mẫu thêm chuẩn dựa vào giới hạn100±20%.
• So sánh giá trị tính toán độ thu hồi với các thông tin về giới hạn 100±20% của mẫu thêm chuẩn100±20%.
• Nếu độ thu hồi vượt quá 100±20%, các kết quả vẫn được báo cáo nhưng cán bộ phân tích phải báo với người quản lý phòng thí nghiệm và người đó phải báo cáo với quản lý chất lượng PTN về dữ liệu cuối cùng
  • Mẫu QC khác

Thực hiện phân tích mẫu kiểm soát chất lượng khác theo yêu cầu của trưởng nhóm Hoá nước hoặc cán bộ quản lý chất lượng.

• Đảm bảo chất lượng kết quả thử nghiệm định kỳ

Theo phân công của trưởng nhóm hoặc yêu cầu của quản lý chất lượng,  tham gia thực hiện kế hoạch đảm bảo chất lượng định kỳ các phép thử bao gồm đầy đủ các nội dung về thời gian, chỉ tiêu thực hiện, hình thức thực hiện, người chuẩn bị, người tham gia. Các hình thức có thể lựa chọn là:

• Thử nghiệm lặp lại;
• Thử nghiệm tái lặp (thay đổi cán bộ phân tích, thời gian, thiết bị..);
• Thử nghiệm trên mẫu thêm chuẩn, mẫu CRM;
• Thử nghiệm bằng các phương pháp khác nhau;
• Thử nghiệm so với một hoặc một số phòng thí nghiệm khác;
• Quan sát trực tiếp thao tác của nhân viên thử nghiệm.