一种总氮多量程检测方法与流程

1.本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种总氮多量程检测方法。


背景技术：

2.环境监测仪器是用于监测室内外环境各项参数的仪器总称，通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量及其变化趋势。环境检测的过程一般为样品采集，样品运输和保存，样品的预处理，分析测试，数据处理，综合评价等。
3.现有市场上，环境监测仪器一般只内设一条标准曲线，对应一个测量范围，即只有一个测量量程可供选择。通常情况下，为了保证测量结果的准确性，测量量程范围不能太宽，否则对于浓度差异较大的样品，测量结果的准确性将会大大降低，因此，对于单一量程的环境监测仪而言，环境监测仪能够检测的浓度范围有限，不适用于浓度波动较大的样品，当待测样品浓度在量程之外时，更会出现无法进行检测的情况。这样使得环境监测仪的适用范围受到限制，要实现大范围的检测，就得使用不同的环境监测设备，无疑又提高了环境监测的成本。
4.总氮含量是水质分析的常用指标，通常采用分光光度法进行测定。由于总氮含量受环境影响波动较大，现有的单量程环境监测仪已经无法满足在线监测的需求。当样品浓度在监测仪测量范围之内时，测量结果的准确性，主要受所选取的标准液影响，标准液与样品浓度越接近，则测得的数据准确性越高。为了获得更高的准确性，需要针对不同的测量量程，选取相应的标准液。
5.基于此，有必要提供一种总氮多量程检测方法，对样品浓度范围的适应性更广，同时对总氮含量的监测更准确。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种总氮多量程检测方法，解决的技术问题是现有单量程环境监测仪检测总氮含量，适用的浓度范围窄，检测浓度波动大的样品，检测结果准确性较差的不足。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
8.一种总氮多量程检测方法，包括以下步骤：
9.(1)依次设定多个梯级的有效检测量程，选取某一个梯级有效检测量程作为当前有效测定量程；
10.(2)将样品加入消解剂进行消解，然后加入反应液反应，得到待测液；
11.(3)测量待测液，得到总氮含量；
12.(4)判断检测到的总氮含量是否处于当前有效测定量程范围之内；
13.当测得的总氮含量在当前有效测定量程范围之内时，记录为样品总氮含量结果，检测终止；当测得的总氮含量不在当前有效测定量程范围之内时，重新选取梯级有效检测量程作为当前有效测定量程，重复步骤(2)(3)(4)。
14.本发明中，步骤(1)多个梯级有效检测量程具有连续的量程数值。
15.本发明的一些实施方案中，所述有效检测量程设定有三个梯度，分别是0.01mg/l-5mg/l，5mg/l-25mg/l和25mg/l-50mg/l。
16.本发明中，所述消解剂为碱性过硫酸钾溶液，所述反应液为浓硫酸。
17.进一步地，碱性过硫酸钾溶液含有4％质量体积分数的过硫酸钾。
18.进一步地，消解温度为100-150℃，消解时间为480-900s。
19.进一步地，消解温度为120℃，消解时间为600s。
20.本发明中，步骤(4)中重新选取梯级有效检测量程作为当前有效测定量程，包括以下过程：当检测到的总氮含量高于当前有效测定量程范围的最大值时，选取与最大值临近的梯级有效检测量程作为新的当前有效测定量程；当检测到的总氮含量低于当前有效测定量程范围的最小值时，选取与最小值临近的梯级有效检测量程作为新的当前有效测定量程。
21.本发明的一些实施方案中，步骤(1)中选取所有梯级有效检测量程中数值最小的有效检测量程作为当前有效测定量程，然后根据测量需要逐渐依次使用更高数值的梯级有效检测量程。
22.本发明中，测量待测液总氮含量采用比色池分光光度法测得待测液吸光度值，再计算得到总氮含量。
23.进一步地，采用比色池分光光度法测量待测液总氮含量时，加入的显色剂为间苯二酚的无氨水溶液。
24.进一步地，测量待测液总氮含量时采用光源的波长为365nm。
25.进一步地，所述间苯二酚的无氨水溶液质量体积分数为2％。
26.本发明可以做以下改进，在步骤(3)之前还包括配置标准溶液和绘制总氮标准曲线的步骤。
27.进一步地，配置的标准溶液与选取的梯级有效检测量程相适应，具体地，当有效检测量程为0.01mg/l-5mg/l时，选取的标准液浓度为1mg/l-5mg/l；当有效检测量程为5mg/l-25mg/l时，选取的标准液浓度为5mg/l-20mg/l；当有效检测量程为25mg/l-50mg/l时，选取的标准液浓度为25mg/l-45mg/l。
28.进一步地，选取的总氮标准曲线与选取的梯级有效检测量程相适应，具体地，当有效检测量程为0.01mg/l-5mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝4.9875a-0.9850；当有效检测量程为5mg/l-25mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝21.5208a-2.9197；当有效检测量程为25mg/l-50mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝63.8978a-21.2620；其中，a为吸光度值，c为样品浓度。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.(1)本发明总氮多量程检测方法，通过设置多个梯级的有效检测量程，不再受单一量程限制，能够对总氮指标波动较大样品进行检测，检测范围更广，适应性强，选取不同的检测量程对样品进行检测，最终获得的检测结果更准确。
31.(2)本发明方法总氮检测过程中，针对不同的有效检测量程，优化选取相应的标准液，以及总氮标准曲线，使得总氮检测结果更准确。
32.(3)本发明方法制成的环境监测仪，整个测试分析过程由系统全自动控制完成，可
实现无人值守，自动在线监测。
具体实施方式
33.以下结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案。实施例中所用到的试剂如下：
34.(1)试剂1(显色剂)：2％间苯二酚(称取2g间苯二酚(ar)溶于100ml无氨水中，置于棕色试剂瓶中。)
35.(2)试剂2：浓硫酸(gr，98％)
36.(3)试剂3(消解剂)：称取40.0g过硫酸钾(默克，gr)溶于600ml无氨水中(可置于50℃水浴中加热至全部溶解)；另称取15.0g氢氧化钠(gr)溶于300ml无氨水中。待氢氧化钠溶液恢复至室温后混合两种溶液定容至1000ml，并存放在聚乙烯瓶内，可保存一周(根据标准hj636-2012)。
37.(4)总氮标准储备液：1000mg/l，国家有色金属及电子材料分析测试中心。
38.(5)总氮标准液配置：分别准确移取0.5ml、2.5ml、7.5ml、15ml和22.5ml总氮标准储备液至500ml容量瓶中，用无氨水稀释至标线，混匀，得1mg/l、5mg/l、15mg/l、30mg/l、45mg/l的总氮标准液。
39.实施例1
40.一种总氮多量程检测方法，包括以下步骤：
41.(1)分析仪依次设定三个梯级的有效检测量程，分别是0.01mg/l-5mg/l，5mg/l-25mg/l和25mg/l-50mg/l。选取0.01mg/l-5mg/l的有效检测量程作为当前有效测定量程，然后根据测量需要逐渐依次使用5mg/l-25mg/l和25mg/l-50mg/l的梯级有效检测量程；
42.(2)将样品加入消解剂进行消解，然后加入反应液反应，得到待测液；
43.具体过程如下：
44.①
射泵先分别抽取2ml待测样品(1mg/l的总氮标准液)和0.75ml试剂3至消解体，混匀。
45.②
消解体升温至120℃，在120℃下恒温600s，再降温至50℃。
46.③
注射泵分别抽取1.5ml试剂1和6ml试剂2至消解体，混匀。
47.④
消解体降温至60℃，得到待测液。
48.(3)测量待测液，得到总氮含量；
49.在测量待测液前，还包括配置标准溶液和绘制总氮标准曲线的步骤；
50.其中，配置的标准溶液与选取的梯级有效检测量程相适应，具体地，当有效检测量程为0.01mg/l-5mg/l时，选取的标准液浓度为1mg/l-5mg/l；当有效检测量程为5mg/l-25mg/l时，选取的标准液浓度为5mg/l-20mg/l；当有效检测量程为25mg/l-50mg/l时，选取的标准液浓度为25mg/l-45mg/l。
51.选取的总氮标准曲线与选取的梯级有效检测量程相适应，具体地，当有效检测量程为0.01mg/l-5mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝4.9875a-0.9850；当有效检测量程为5mg/l-25mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝21.5208a-2.9197；当有效检测量程为25mg/l-50mg/l时，选取的总氮标准曲线为c＝63.8978a-21.2620；其中，a为吸光度值，c为样品浓度。
52.测量待测液，具体过程如下：
53.①
将待测液用注射泵抽取至测量体，等待60s。
54.②
开启光源，采用比色池分光光度法在365nm波长下测试测量体内溶液的光强度，测量出待测样品的吸光度值，通过系统计算得出样品总氮浓度。
55.(4)判断检测到的总氮含量是否处于当前有效测定量程范围之内；
56.当测得的总氮含量在当前有效测定量程范围之内时，记录为样品总氮含量结果，检测终止；当测得的总氮含量不在当前有效测定量程范围之内时，重新选取梯级有效检测量程作为新的当前有效测定量程，重复步骤(2)(3)(4)。每个样品取样检测6次，具体检测结果见表1。
57.采用实施例1的方法分别检测不同待测样品，其中，实施例2待测样品为5mg/l的总氮标准液，实施例3待测样品为15mg/l的总氮标准液，实施例4待测样品为30mg/l的总氮标准液，实施例5待测样品为45mg/l的总氮标准液。具体检测结果见表1。
58.表1实施例1-5不同浓度总氮标准液检测结果
[0059][0060][0061]
从以上检测结果所示，本发明方法对不同浓度的总氮标准液的测量结果，示值误差均在
±
5％范围内，相对标准偏差rsd均≤5％，可以准确测量待测样品，同时也能够满足分析仪的设计要求。
[0062]
以上实施实例对本发明不同的实施过程进行了详细的阐述，但是本发明的实施方式并不仅限于此，所属技术领域的普通技术人员依据本发明中公开的内容，均可实现本发明的目的，任何基于本发明构思基础上做出的改进和变形均落入本发明的保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载的为准。