給排水工程師二氧化氯消毒后的飲用水中余氯快速檢測(cè)方法

1、給排水工程師：二氧化氯消毒后的飲用水中余氯快速檢測(cè)方法摘要：為了滿足用穩(wěn)定性二氧化氯消毒飲用水的小型水廠快速檢測(cè)余氯的需要，作者對(duì)鄰聯(lián)甲苯胺與C1O2和C12顯色反應(yīng)的原理進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在相同條件下，余氯量相同的C12與鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)產(chǎn)生的顏色深度是C1O2的5倍。根據(jù)這一結(jié)果，用pH6.5的Na2HPO4KH2P02g沖溶液將傳統(tǒng)測(cè)定余氯的比色法中的K2Cr04-K2Cr2O7真仿標(biāo)準(zhǔn)色階稀釋5倍，同時(shí)增大顯色液層厚度，以提高檢測(cè)靈敏度，使之能直接用于穩(wěn)定性二氧化氯消毒處理后的飲用水中余氯的檢測(cè)。經(jīng)碘量法驗(yàn)證，該方法簡(jiǎn)便、快速、靈敏、準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞：二氧化氯比色分析飲用水穩(wěn)定性二氧

2、化氯是一種高效、安全、快速、廣譜的新型氧化消毒劑。由于其無(wú)致癌、致畸和致突變性，被聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織（WHO列為A1級(jí)安全消毒劑。由于二氧化氯化學(xué)性質(zhì)的特殊性，在飲用水消毒現(xiàn)場(chǎng)C1O2余氯的快速控制性檢測(cè)一直是C1O2應(yīng)用于飲用水消毒中的一大障礙。二氧化氯的分析測(cè)試方法有碘量法、電流滴定法、DPLB酸亞鐵錢滴定法、流動(dòng)注射分析FIA及其聯(lián)用技術(shù)、吸收光譜法、示差光度法、生物化學(xué)法、電化學(xué)法和離子色譜法等。其中連續(xù)碘量法（五步碘量法）已成功地用于水中常量C1O2、C12、C1O2-和C1O3的同時(shí)定量測(cè)定。這些方法比較適合基礎(chǔ)設(shè)施較好的大、中型水廠準(zhǔn)確分析二氧化氯消毒后的飲用水中C1O2、C12、C

3、1O2-和C1O3的含量，但對(duì)飲用水消毒現(xiàn)場(chǎng)C1O2余氯的快速控制性檢測(cè)來(lái)說(shuō)不甚方便。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施比較差的小型水廠來(lái)說(shuō)，快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的分析測(cè)試方法更適合。鄰聯(lián)甲苯胺目視比色法具有快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，是我國(guó)生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法GB5750-1985中推薦的測(cè)定水中余氯含量的標(biāo)準(zhǔn)分析檢測(cè)方法。但由于二氧化氯和鹽酸鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)的特殊性，原方法無(wú)論從靈敏度，還是檢出限都已不能滿足二氧化氯消毒的飲用水中余氯的分析測(cè)定。筆者對(duì)二氧化氯與鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)的原理進(jìn)行了研究。對(duì)鄰聯(lián)甲苯胺目視比色測(cè)定飲用水中余氯的方法進(jìn)行了改進(jìn)，使之能直接用于穩(wěn)定性二氧化氯消毒處理的飲用水中余氯的分析測(cè)定。本方法

4、的理論基礎(chǔ)：在一定的條件下，鄰聯(lián)甲苯胺和二氧化氯、氯氣、次氯酸等氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成黃色多釀。當(dāng)此類氧化劑在一定含量范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生的黃色多釀的顏色深度和氧化劑的含量成正比。對(duì)于C1O2半反應(yīng)：C1O2+4H+5e=Cl-+2H2O5X35.453/67.453X100喉100%對(duì)于C12半反應(yīng)：C12（aq）+2e=2C1-2X35.453/70.906X100限100%由此可以看出，二氧化氯有效氯是氯的2.63倍。C1O2通過一個(gè)典型的單電子轉(zhuǎn)移過程而生成C1O2-0C1O2+e=C1O2在通常的水處理?xiàng)l件下，C1O2只經(jīng)歷單電子轉(zhuǎn)移被還原成C1O2-,只有在pFK2時(shí)，C1O2才有

5、可能被還原成Cl-o在中性pH(7.08.5)條件下，C1O2被還原為C1O2-OC1O2+e=C1O2在pHK2條件下，C1O2和C1O2可被還原成C1。C1O2+5e+4H+=C1+2H2OC1O2-+4e+4H+=C1+2H2O基于上述理論基礎(chǔ)，當(dāng)使用鄰聯(lián)甲苯胺目視比色方法檢測(cè)二氧化氯消毒處理的飲用水中余氯時(shí)，相同摩爾數(shù)的C1O2和C12與鄰聯(lián)甲苯胺反應(yīng)，C1O2與鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)產(chǎn)生的顏色只有C12與鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)產(chǎn)生的顏色的一半，同時(shí)，C1O2的有效氯是C12的2.63倍，當(dāng)表示人們長(zhǎng)期以來(lái)習(xí)慣的“余氯”含量時(shí)，若C1O2和C12與鄰聯(lián)甲苯胺顯色反應(yīng)產(chǎn)生的顏色深度相等，則二氧化

6、氯處理后的水中余氯含量應(yīng)為氯處理后的水中余氯含量的5倍。2X67.453/70.906X2.63=5.00因此，當(dāng)用穩(wěn)定性二氧化氯消毒處理飲用水時(shí)，若使用鄰聯(lián)甲苯胺檢測(cè)水中余氯。則用于檢測(cè)使用氯氣消毒處理的飲用水中余氯的模仿標(biāo)準(zhǔn)色階應(yīng)用緩沖溶液稀釋5倍。由于二氧化氯與鄰聯(lián)甲苯胺的顯色靈敏度只有氯與鄰聯(lián)甲苯胺的五分之一(以余氯來(lái)衡量)，因此，為了提高檢測(cè)靈敏度，應(yīng)增大顯色液層的厚度，對(duì)余氯含量低的水樣。建議使用100mL的比色管測(cè)定水中余氯。1實(shí)驗(yàn)部分1. 1主要器具及試劑1.1.1 主要器具比色管：100、50、25mL。1.1.2 試劑的配制(1)鹽酸鄰聯(lián)甲苯胺溶液：稱取1.35g鹽酸鄰聯(lián)甲

7、苯胺(上海試劑三廠生產(chǎn))溶于500mL水中，攪拌加入500mL(3+7)鹽酸。將此溶液存入褐色瓶中，使用時(shí)間不得超過六個(gè)月。(2)緩沖溶液：稱取22.86g預(yù)先在110C烘干過的磷酸氫二鈉和2. 14g磷酸二氫鉀，溶于不含CO2的水中并定容為1000mL,靜置數(shù)日后濾除析出的沉淀作為原液。分取原液400mL,用不含CO2勺水稀釋至2000mL。此溶液為pH6.5的緩沖溶液。(3)銘酸鉀一重銘酸鉀貯備溶液：稱取4.650gK2CrO4、1.550gK2Cr2O7用緩沖溶液溶解并定容為1000mL。(4)銘酸鉀一重銘酸鉀使用溶液：取200mL銘酸鉀一重銘酸鉀貯備溶液，用緩沖溶液定容為1000mL(

8、即把原標(biāo)準(zhǔn)色階稀釋5倍)。(5)氯的模仿色階：使用100mL比色管時(shí)，按照表1給出的數(shù)值將銘酸鉀一重銘酸鉀使用溶液與緩沖溶液混合作為氯的模仿標(biāo)準(zhǔn)色階。色階溶液出現(xiàn)沉淀后應(yīng)重新配制。2. 1%CyDT臍液：取1g環(huán)己二胺四乙酸溶于水并定容為100mL。3. C1O2溶液：取穩(wěn)定性二氧化氯溶液(C1O2有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%和相應(yīng)的活化劑(貴陽(yáng)科領(lǐng)化工有限公司生產(chǎn))各25mL,混合均勻，避光活化約15min,取已活化的C1O2溶液適量，逐級(jí)稀釋至C1O2質(zhì)量濃度約為1mg/L,備用。2. .2分析操作取100mL比色管加入1mL鹽酸鄰聯(lián)甲苯胺溶液，往比色管中添加試樣至標(biāo)線，充分混勻，將顯色的試樣溶液置

9、于暗處5min,與模仿色階比較（從比色管上方往下看），根據(jù)表1求出試樣中殘留氯的濃度。2結(jié)果與討論1鹽酸鄰聯(lián)甲苯胺的用量按照分析操作程序，在100mL比色管中添加不同量的鄰聯(lián)甲苯胺溶液，取1mg/L的C1O2溶液加至刻度，對(duì)鄰聯(lián)甲苯胺溶液用量進(jìn)行選擇實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，鄰聯(lián)甲苯胺溶液用量低于0.2mL時(shí)，C1O2與鄰聯(lián)甲苯胺反應(yīng)生成紅色多釀，顯色程度相當(dāng)于數(shù)mg/L的C1O2;鄰聯(lián)甲苯胺溶液用量為0.25mL時(shí),C1O2與鄰聯(lián)甲苯胺反應(yīng)生成黃色多釀，顏色一致。綜合考慮，鄰聯(lián)甲苯胺的用量選擇1mL。2顯色環(huán)境按照分析操作程序，做避光顯色和在自然光下顯色的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在自然光下，顯色隨著時(shí)間的

10、推移，溶液的顏色有所加深；而避光顯色的溶液，顏色穩(wěn)定。故顯色反應(yīng)應(yīng)在暗處進(jìn)行。3顯色時(shí)間按照分析操作程序，對(duì)顯色時(shí)間進(jìn)行選擇實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，顯色時(shí)間超過3min后，顏色保持穩(wěn)定。測(cè)定時(shí)間定為顯色后5min。4鄰聯(lián)甲苯胺的添加順序鄰聯(lián)甲苯胺的添加方式不同會(huì)產(chǎn)生誤差。在先將試樣加入比色管。然后再往比色管中添加鄰聯(lián)甲苯胺時(shí)，若試樣pH較高，則容易生成藍(lán)色的顯色釀，一旦藍(lán)色出現(xiàn)，即使降低pH也不能轉(zhuǎn)化成測(cè)定所需的黃色多釀。因此，統(tǒng)一采用預(yù)先將鄰聯(lián)甲苯胺溶液加入比色管，然后再往比色管中添加試樣的方式。5共存元素的干擾及消除試樣中含有大量的Fe3+、Mn4時(shí)，呈現(xiàn)出與鄰聯(lián)甲苯胺顯色相接近的顏色，產(chǎn)生正干擾

11、。為消除鐵、鈕的影響。應(yīng)事先按照95mL試樣添加3mL1%CyDTA液的比例添加CyDTA絡(luò)合Fe3+、Mn4,可消除其顏色，避免干擾。然后，再按分析步驟測(cè)定試樣中的余氯含量。6比色管的選擇若所用比色管容積和本方法不一致時(shí)，鄰聯(lián)甲苯胺溶液的加入量按如下數(shù)量作相應(yīng)的調(diào)整：100mL比色管加1mL,50mL比色管加0.5mL,25mL比色管加0.25mL。3. .7注意事項(xiàng)本方法僅適用于用穩(wěn)定性二氧化氯或高純二氧化氯發(fā)生器（ClO2純度90%消毒處理的水體中余氯的檢測(cè)分析。4. 方法驗(yàn)證及樣品分析取活化好的ClO2溶液適量，用純凈水稀釋至ClO2質(zhì)量濃度0.5mg/L,另取某自來(lái)水公司用穩(wěn)定性二氧化氯消毒的出廠水，同時(shí)用本方法和碘量法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果一致，數(shù)據(jù)見表2。5. 結(jié)語(yǔ)本方法簡(jiǎn)便、快速、靈敏、準(zhǔn)確，而且所用的試劑和操作方法都為小水廠的分析人員所熟悉。在生產(chǎn)過程中，只需根據(jù)文中所述方法，配制好模仿色階，其余操作和原來(lái)的方法相差不大。貴州省內(nèi)使用穩(wěn)定性二氧化氯消毒的小型水廠，幾乎都放棄了DPD目視比色法，改用該方法。三年多的實(shí)踐證明，對(duì)小型水廠來(lái)說(shuō).本方法是一個(gè)非常方便實(shí)用的方法。參