废液检测方法及仪器

内容大纲
废水之定义与检测项目
水中化学需氧量检测方法(COD, Chemical Oxygen Demand)
水中氨氮检测方法
水中总磷检测方法
水中总氮检测方法

废水之定义与检测项目

在台湾，废水是指受工业和商业用途影响的使用过的水，污水则是指日常生活与非事业产生、含有污染物的水，废水的成分通常是 99.9% 的水，与0.1%的污染物。这0.1%可能含有有机物、微生物和无机化合物。废水排放到各种环境中，例如湖泊、池塘、溪流、河流、河口和海洋。

废水水质的指标囊括物理、化学和生物层面，例如温度、总悬浮固体 (TSS)、pH 值、需氧量和需氧量、氮、磷、氯和微生物。在本文中，我们将着重废水排放标准中化学指标，包括需氧量、总氨氮、总磷酸盐和总氮。

延伸阅读：
悬浮固形物检测
微生物检测

水中氨氮检测方法

什么是氨氮? 

氮在废水中以分子态氮、有机态氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮以及硫氰化物和氰化物等多种形式存在，而氨氮是zui主要的存在形式之一，是水体环境污染的重要指标，以 mg/L NH3-N 表示。 氨氮是指水中以氨分子 (ammonia, NH3) 及铵离子 (ammonium, NH4+) 两种形式同时存在的氮，为一种对环境危害影响大的化合物。水中的氨分子 (ammonia, NH3) 及铵离子 (ammonium, NH4+) 会依据不同的 pH 值和温度互相进行转换。

氨氮的危害

在氮循环中，氧气充足的情况之下，氨氮可经亚硝化细菌及硝化细菌进行硝化作用 (nitrification)，转换为亚硝酸盐类 (nitrite) 及硝酸盐类 (nitrate)，其对人体具有致癌性。而氨氮排入水体中，会使藻类及微生物繁殖，造成优氧化；严重优养化则会使水中溶氧量降低，导致鱼类大量死亡。另外，氨氮也会促进微生物于输水管道及其它设备中繁殖使管道设备堵塞。

氨氮检测方法 – 水杨酸盐法 (Salicylate)

使用水杨酸盐法，水中的氨 (NH3) 与检测试剂中的次氯酸根 (OCl-) 会反应形成氯氨 (NH2Cl, monochloramine)，如式 (1)，氯氨再与水杨酸盐反应，形成5-aminosalicylate，如式 (2)。

5-aminosalicylate 经催化剂硝普钠 (sodium nitroprusside, SNP, 又称为亚硝酰铁氰-化-钠) 催化氧化反应，产生zui终产物 indosalicylate (蓝色)，其结构式如下图，zui后加入黄色的三聚氰氨 (cyanurate) 溶液而成绿色，即可利用 WD 100以610 nm 进行水中氨氮含量的测定。

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水中总磷检测方法

什么是总磷 (Total Phosphate) ?

总磷是由正磷酸盐 (orthophosphate)、聚磷酸盐 (又称焦磷酸盐，condensed phosphate) 及有机磷 (organic phosphate) 所组成。水中的磷主要来自于含有机磷农药的农业污水、工业污水、家庭生活污水及清洁剂。而水中的磷几乎全部以磷酸盐 (phosphate) 型式存在，其为构成土壤养分及动植物原生质的要素。 水中总磷是将水中各种形式的磷转换为正磷酸盐后所测得的所有磷的含量，通常以每公升水中含有多少毫克磷 (mg/L as P) 表示。

总磷的危害

磷 (phosphorus) 是植物生长的重要养分，然而当过量的磷进入水体中，将使得藻类大量繁殖及死亡，并且因为藻类的腐败分解需要消耗大量的氧气，导致水体缺氧，造成优养化现象的产生。因此限制磷的浓度，即可控制、避免优养化现象。

总磷检测原理 – 钼酸盐法 (Molybdovanadate)

R水样以酸，如硫酸 (sulfuric acid) 及过硫酸盐 (persulfate)，加热消解，使其中总磷转变为正磷酸盐形式存在，使正磷酸盐与钼酸盐 (molybdate) 反应，生成磷钼酸盐复合物 (phosphomolybdate complex)，再以钒 (vanadium) 与此复合物反应，产生黄色的钒钼磷酸 (vanado-molybdophosphoric acid)并使用检测仪以 420 nm只设定进行水中总磷含量的测定，黄色深浅和磷含量成正比。

水中总氮检测方法

什么是总氮 (Total Nitrogen) ?

总氮为水中各种型态氮的总和，包含硝酸盐氮 (NO3-)、亚硝酸盐氮 (NO2-)、氨氮 (NH4+) 等无机氮与蛋白质、胺基酸、有机胺等有机氮。总氮是重要的水质检测项目，也是反映水体富营养化的主要指标，通常以每公升水中含有多少毫克氮 (mg/L N) 表示。

总氮的危害

氮为自然界中的重要元素，亦是水生生物生长的重要养份。然而，当氮含量过多时，会使得水体富营养化，造成微生物及藻类大量繁殖、水中溶氧量降低，导致鱼类及水生生物大量死亡，形成水体缺氧及优养化。 

总氮检测原理 – 过硫酸盐消解法 (Persulfate Digestion)

水中总氮的测定方法主要分为3大类：

· 总和法：分别测定硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、凯氏氮 (凯氏氮为氨氮与总有机氮之和) 再将结果加总，即为总氮含量。 (NIEA W423.52C)

· 碱性过硫酸钾紫外分光光度法，又称为过硫酸盐消解法

· 气相分子吸收光谱法 (Gas-Phase Molecular Absorption Spectrometry, GPMAS)

加入碱性过硫酸盐进行消解，将所有型式的氮转换为硝酸盐 (nitrate)，消解后加入焦亚硫酸钠 (sodium metabisulfite) 以消除卤素氧化物 (halogen oxide) 的干扰，硝酸盐在强酸环境下，与变色酸 (chromotropic acid) 反应产生黄色生成物后，检测仪以 420 nm 测定水中总氮含量。

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