การวิเคราะห์หาไนเตรท (NO3 -)(Cadmium reduction method) (Strickland and Parsons, 1972)

วิธีการวิเคราะห์โดยทั่วไปที่ใช้หาไนเตรท คือ การรีดิวซ์ไนเตรทในสารละลายบัฟเฟอร์ที่เป็นด่างให้เป็นไนไตรท์ด้วยการผ่านตัวอย่างไปในคอลัมน์ที่มีแคดเมียมซึ่งเคลือบด้วยทองแดงอยู่ จากนั้นวัดไนไตรท์ที่ได้ด้วยวิธี diazotization ผลการวิเคราะห์ที่ได้จะรวมทั้งไนเตรทและไนไตรท์ที่มีอยู่ในตัวอย่าง ดังนั้นการวิเคราะห์หาไนเตรทจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์หาไนไตรท์ด้วยวิธี diazotiza-tion ด้วย เพื่อนำค่าไนไตรท์ที่ได้มาหักลบค่าที่ได้จากวิธีนี้จึงจะเป็นค่าไนเตรทที่แท้จริง

การเก็บและการรักษาน้ำตัวอย่าง

การวิเคราะห์ไนเตรทควรวิเคราะห์ทันทีเมื่อกลับมาถึงห้องปฏิบัติการเช่นเดียวกับการวิเคราะห์ธาตุอาหารอื่นๆ หากวิเคราะห์ไม่ทันควรกรองตัวอย่างด้วยแผ่นกรอง GF/C หรือ แผ่นกรอง millipore แล้วแช่เย็นอุณหภูมิ 4-5 องศาเซลเซียส และเก็บในที่มืด ซึ่งสามารถเก็บไว้ได้นาน 12 ชั่วโมง แต่หากต้องการเก็บไว้นานหลายสัปดาห์ควรแช่แข็งที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียส

น้ำยาเคมี และวิธีเตรียม

1. สารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เข้มข้น
ละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄Cl) 125 กรัม ในน้ำกลั่น 500 มิลลิลิตร เก็บสารละลายที่ได้ในขวดแก้วหรือขวดพลาสติก

2. สารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เจือจาง

ดูดสารละลายในข้อ 1 มา 50 มิลลิลิตร แล้วเจือจางด้วยน้ำกลั่นให้ได้ 2,000 มิลลิลิตร เก็บสารละลายที่ได้ในขวดแก้วหรือขวดพลาสติก

3. สารละลายซัลฟานิลาไมด์

ใช้สารละลายเดียวกับไนไตรท์

4. สารละลายแนฟทิล เอธิลีนไดอะมีน ไดไฮโดรคลอไรด์ (NED)

ใช้สารละลายเดียวกับไนไตรท์

5. น้ำทะเลเทียม

เตรียมเช่นเดียวกับการวิเคราะห์หาแอมโมเนีย

6. สารละลาย CuSO4 2 % (W/V)

ละลาย CuSO₄.5H₂O 10 กรัม ในน้ำกลั่น 500 มิลลิลิตร

1. สารละลายมาตรฐานของไนเตรท

ละลายโปแทสเซียมไนเตรท (KNO₃) ที่อบแห้ง 105-110 องศาเซลเซียส นาน 1-1.5 ชั่วโมง) 1.02 กรัม ในน้ำกลั่น แล้วเจือจางให้เป็น 1 ลิตร สารละลายนี้มีความเข้มข้น 140 mg-N/L สารละลายที่ได้เรียกว่า stock standard solution เก็บสารละลายนี้ไว้ในขวดสีชาแล้วแช่เย็นไว้ สารละลายนี้เสถียรตลอดไป

การเตรียมคอลัมน์

1. ชั่งโลหะแคดเมียมมาประมาณ 50 กรัม ผสมกับสารละลาย CuSO4 2 % (W/V) 250 มิลลิลิตร กวนจนกระทั่งสีฟ้าของสารละลายจางลงและเริ่มมีตะกอนของทองแดงในสารละลาย จากนั้นล้างด้วยน้ำกลั่นประมาณ 10 ครั้ง

2. อุดด้านในของคอลัมน์ด้วยใยแก้วหรือขดลวดทองแดง แล้วเติมสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เจือจางให้เต็มคอลัมน์ ทำการบรรจุผงแคดเมียมลงในคอลัมน์ (ระวังอย่าให้แคดเมียมสัมผัสกับอากาศ) จากนั้นล้างคอลัมน์ด้วยสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เจือจาง 3-4 ครั้ง

3. เติมสารละลายมาตรฐานของไนเตรท 1.4 mg-N/L 100 มิลลิลิตร (เติมสารละลายแอมโมเนียคลอไรด์เข้มข้น 2 มิลลิลิตร แล้ว) ปล่อยให้ไหลผ่านคอลัมน์ด้วยอัตราการไหล 8-12 มิลลิลิตร/นาที เพื่อ activated คอลัมน์ จากนั้นล้างคอลัมน์ด้วยสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เจือจางอีก 3-4 ครั้ง

ขั้นตอนวิเคราะห์

1. การเตรียมกราฟมาตรฐาน

1) ใช้ไปเปตดูดสารละลายจาก stock standard solution มา 5 มิลลิลิตร ใส่ในขวดวัดปริมาตรแล้วเจือจางด้วยน้ำกลั่นให้ได้ 500 มิลลิลิตร สารละลายนี้มีความเข้มข้น 1.4 mg-N/L สารละลายนี้เรียกว่า intermediate standard solution

2) ดูดสารละลาย intermediate standard solution 1, 5, 10 และ 20 มิลลิลิตร ใส่ในขวดวัดปริมาตร ขนาด 100 มิลลิลิตร เจือจางด้วยน้ำทะเลเทียมให้ได้ 100 มิลลิลิตร สารละลายนี้มีความเข้มข้น 0.014, 0.070, 0.140, และ 0.280 mg-N/L ตามลำดับ สารละลายนี้เรียกว่า working standard solution สำหรับแบลงค์ใช้น้ำทะเลเทียม (ใช้น้ำกลั่นเตรียมสารละลายมาตรฐานของไนเตรทได้)

3) เติมสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เข้มข้น 2 มิลลิลิตร ลงใน working standard solution และแบลงค์ที่จะนำมาผ่านคอลัมน์ แล้วเขย่าให้เข้ากัน

4) นำ working standard solution และแบลงค์ในข้อ 3) ไปผ่านคอลัมน์ โดยปรับให้สารละลายในคอลัมน์ไหลด้วยอัตรา 8-12 มิลลิลิตร/นาที จากนั้นเติมสารละลายที่ได้ประมาณ 5-10 มิลลิลิตร ปล่อยสารละลายในคอลัมน์ทิ้งจนเหลือระดับเดิม แล้วเติมสารละลายที่เหลือลงในคอลัมน์ ปล่อยสารละลายทิ้งประมาณ 25 มิลลิลิตร เก็บสารละลายที่เปิดออกในช่วงหลังให้ได้ปริมาตร 50 มิลลิลิตร ส่วนสารละลายที่เหลือปล่อยทิ้งไป

5) เติมสารละลายซัลฟานิลาไมด์ 1 มิลลิลิตร ทันที เขย่าให้เข้ากัน ตั้งทิ้งไว้ 2-8 นาที เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาสมบรูณ์ จากนั้นเติมสารละลาย NED 1 มิลลิลิตร เขย่าตัวอย่างทันที ตั้งทิ้งไว้ 10 นาที ถึง 1 ชั่วโมง นำไปวัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 543 นาโนเมตร

6) หาความสัมพันธ์ระหว่างค่าการดูดกลืนแสงที่วัดได้กับความเข้มข้นด้วยวิธี linear regression (ผู้วิเคราะห์อาจหาความสัมพันธ์จากเครื่องวัดการดูดกลืนแสงโดยตรงก็ได้)

2. การวิเคราะห์ตัวอย่าง

1) ตวงน้ำตัวอย่างใส่ฟลาสก์รูปชมพู่ 100 มิลลิลิตร

2) เติมสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เข้มข้น 2 มิลลิลิตร เขย่าให้เข้ากัน

3) เติมสารละลายในข้อ 2) ประมาณ 5-10 มิลลิลิตร ลงในคอลัมน์ที่มีอัตราการไหล 8-12 นาที ต่อ 100 มิลลิลิตร ปล่อยสารละลายในคอลัมน์ทิ้งจนเหลือระดับเดิม

4) เติมสารละลายในข้อ 2) ที่เหลือลงในคอลัมน์ ปล่อยสารละลายทิ้งประมาณ 25 มิลลิลิตร แล้วเก็บสารละลายที่เปิดออกในช่วงหลังให้ได้ปริมาตร 50 มิลลิลิตร

5) เติมสารละลายซัลฟานิลาไมด์ 1 มิลลิลิตร ทันที เขย่าให้เข้ากัน ตั้งทิ้งไว้ 2-8 นาที เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์

6) เติมสารละลาย NED 1 มิลลิลิตร เขย่าตัวอย่างทันที ตั้งทิ้งไว้ 10 นาที ถึง 1 ชั่วโมง จากนั้นนำไปวัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 543 นาโนเมตร คำนวณหาความเข้มข้นของไนเตรทจากกราฟมาตรฐานที่เตรียมไว้

7) ความเข้มข้นของไนเตรท

= ความเข้มข้นจากตัวอย่างที่ผ่านคอลัมน์ - ค่าไนไตรท์ของตัวอย่างนั้น

คอลัมน์สำหรับวิเคราะห์หาไนเตรท-ไนโตรเจน

ที่มา : คณิต และคณะ (2537)

การหาประสิทธิภาพคอลัมน์

1.เตรียมสารละลายมาตรฐานของไนไตรท์และไนเตรทที่ความเข้มข้นเดียวกัสำหรับคอลัมน์แต่ละคอลัมน์ ( 0.070 mg-N/L) (แบลงค์ใช้จากแบลงค์ของตัวอย่าง)

2.นำสารละลายของไนเตรทไปผ่านคอลัมน์โดยดำเนินการเช่นเดียวกับตัวอย่างทุกขั้นตอนสำหรับสารละลายมาตรฐานของไนไตรท์เติม sulfanilamide และ NED โดยไม่ต้องผ่านคอลัมน์

3. นำไปวัดค่าการดูดกลืนแสง คำนวณหาประสิทธิภาพของคอลัมน์ดังนี้ ประสิทธิภาพของคอลัมน์

= Abs(0.070 mg-N/L NO₃^-) -Abs(Blank mg-N/L NO₃^-) x 100

Abs(0.070 mg-N/L NO₂^-) - Abs(Blank mg-N/L NO₂^-)

4. ประสิทธิภาพของคอลัมน์ควรอยู่ระหว่าง 90±110 เปอร์เซ็นต์ หากประสิทธิภาพของคอลัมน์มีค่า ต่ำกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ และมากกว่า 110 เปอร์เซ็นต์ ควรทำดังนี้

1) activated คอลัมน์ด้วยสารละลาย KNO₃ 1.4 mg-N/L 100 มิลลิลิตร โดยปล่อยให้ไหลผ่านคอลัมน์ด้วยอัตราการไหลเช่นเดียวกับตัวอย่าง

2) ล้างด้วยสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เจือจาง 100 มิลลิลิตร 3-4 ครั้ง

3) ผ่านตัวอย่างตามปกติ

4) หากประสิทธิภาพของคอลัมน์ยังต่ำกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ ควรเตรียมคอลัมน์ใหม่

5) ผงแคดเมียมที่ใช้ไปนานๆ อาจแตกละเอียดทำให้สารละลายไหลช้า ควรกรองผงแคดเมียมด้วยตะแกรงร่อนที่มี mesh size 0.5-1 มิลลิเมตร เพื่อแยกผงที่ละเอียดออกไป