便攜式二氧化氯比色計(jì)在消毒液濃度監(jiān)控中的應(yīng)用

來(lái)源：http://www.tymozhou.com/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)間：2018-07-27

　　[摘 要] 豐臨高濃度二氧化氯便攜式比色計(jì)不僅可應(yīng)用于真實(shí)ClO2濃度的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定，結(jié)合特定的配套試劑及校正方程(Y = 0.852X+ 5)，還可應(yīng)用于消毒液濃度的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無(wú)需專業(yè)操作人員和專門(mén)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，即可以在同一臺(tái)比色計(jì)上實(shí)現(xiàn)兩者的同時(shí)快速監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行比較，均有較好的一致性，測(cè)試效果滿意。

　　[關(guān)鍵詞] 二氧化氯;便攜式比色計(jì);消毒液;濃度監(jiān)控;應(yīng)用

　　DOI：10.11876/mimt201601028市售二氧化氯消毒劑(穩(wěn)定性二氧化氯溶液或固體)的主要成分為亞氯酸鈉(NaClO2)，應(yīng)用于消毒時(shí)需先進(jìn)行活化，再稀釋制備成消毒液才能使用，不同活化劑活化效率不同，所以制備出消毒液中ClO2濃度也不同。GB 26366-2010 《二氧化氯消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[1]中規(guī)定了二氧化氯消毒劑應(yīng)用在各領(lǐng)域中的ClO2作用濃度。但ClO2水溶液非常不穩(wěn)定[2-4]，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，其濃度將不斷下降，為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)消毒濃度，必須現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真實(shí)的ClO2濃度，以保證消毒效果。

　　隨著ClO2的不斷生成和消耗，消毒液(主要包括NaClO2和ClO2)濃度也將逐漸下降，低至一定程度后會(huì)導(dǎo)致活化出的ClO2濃度偏低，影響殺菌效果。大多數(shù)應(yīng)用單位為了保證消毒液在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有效，通常采取將消毒液濃度控制在一定范圍內(nèi)的方式，因此，消毒液濃度也要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)補(bǔ)充投加穩(wěn)定性二氧化氯溶液或固體。

　　ClO2的測(cè)試方法有許多[5-7]，國(guó)標(biāo)GB 26366-2010中主要采用五步碘量法和紫外可見(jiàn)分光光度法。其中五步碘量法操作過(guò)程十分繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，需要專業(yè)實(shí)驗(yàn)室操作人員;紫外可見(jiàn)分光光度法需要用到大型分析儀器，均不適于ClO2濃度的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定。目前，消毒液濃度測(cè)定采用的是GB/T 20783-2006[8]推薦的丙二酸碘量法，該方法需要專門(mén)分析人員取樣至實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行滴定操作，耗時(shí)長(zhǎng)，難以真正做到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　本文采用豐臨科技研制的高濃度二氧化氯便攜式比色計(jì)，無(wú)需加藥和稀釋操作，可直接進(jìn)行ClO2濃度測(cè)試;結(jié)合配套試劑(該配套試劑可將一定濃度范圍內(nèi)的亞氯酸鹽瞬時(shí)全部活化成ClO2)也可應(yīng)用于消毒液濃度快速檢測(cè)，該儀器無(wú)需專業(yè)實(shí)驗(yàn)室人員，即可在同一臺(tái)比色計(jì)上實(shí)現(xiàn)真實(shí)ClO2濃度及消毒液濃度同時(shí)快速監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法比較一致。

　　1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

　　1.1 儀器

　　UV-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(島津);實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)(HITECH- SCIENCE TOOL);高濃度二氧化氯比色計(jì)(豐臨公司)。高濃度二氧化氯比色計(jì)測(cè)定范圍：5～999mg/L;電源：9V電池;測(cè)量誤差：±5%(測(cè)量溫度在25℃時(shí));使用溫度：0～40℃;相對(duì)濕度0～90%(無(wú)冷凝);尺寸：170×70×30mm;重量：200g(含電池)。

　　ClO2濃度測(cè)試方法：打開(kāi)比色計(jì)開(kāi)關(guān)，將一個(gè)10mL旋蓋比色瓶注入純水，將比色瓶外壁擦拭干凈，對(duì)準(zhǔn)“△”標(biāo)志放入比色槽，按“調(diào)零”鍵進(jìn)行調(diào)零，將純水倒出后，用樣品溶液潤(rùn)洗比色瓶1～2次，加樣品溶液至10mL刻度線，立即旋緊瓶蓋，外壁擦拭干凈后對(duì)準(zhǔn)“△”標(biāo)志放入比色槽，按“讀數(shù)”鍵，即可得到ClO2濃度值(mg/L)。

　　消毒液濃度測(cè)試方法：打開(kāi)比色計(jì)開(kāi)關(guān)，將1個(gè)10mL旋蓋比色瓶注入純水，將比色瓶外壁擦拭干凈，對(duì)準(zhǔn)“△”標(biāo)志放入比色槽，按“調(diào)零”鍵進(jìn)行調(diào)零，將純水倒出后，用樣品溶液潤(rùn)洗比色瓶1～2次，加樣品溶液至10mL刻度線，加入1包配套試劑，立即旋緊瓶蓋，搖勻溶解，靜置反應(yīng)1min，外壁擦拭干凈后對(duì)準(zhǔn)“△”標(biāo)志放入比色槽，按“讀數(shù)”鍵，即可顯示溶液中總共存在的ClO2濃度值，將該值按照特定的方法進(jìn)行修正即得到實(shí)際消毒液濃度(mg/L)。

　　1.2 試劑

　　固體穩(wěn)定性ClO2，工業(yè)級(jí)亞氯酸鈉，含量80%左右;2%液體穩(wěn)定性ClO2，豐臨科技二氧化氯消毒液，理論上可活化出的ClO2含量為2%左右;固體檸檬酸，AR;5%鹽酸(v%)，由分析純的濃鹽酸稀釋制得;所用水為實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)提供的超純水。

　　配套試劑：本實(shí)驗(yàn)所用配套試劑為一種含氯瞬時(shí)活化劑，可將一定濃度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性二氧化氯溶液在1min內(nèi)全部活化成ClO2，該試劑由豐臨科技生產(chǎn)提供。

　　純二氧化氯的制備：按照GB 26366-2010 《二氧化氯消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[1]中的方法制備純的ClO2。制好的高濃度純ClO2溶液立即裝入棕色的玻璃瓶，密封膠密封后置于4℃左右的冰箱保存，臨用時(shí)采用碘量法標(biāo)定其濃度。

　　2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果討論

　　2.1 國(guó)標(biāo)光度法[1]標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

　　采用碘量法標(biāo)定1.2制備的純ClO2溶液濃度，并逐級(jí)稀釋成一系列濃度為5mg/L、10mg/L、50mg/L、100mg/L、150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L的純ClO2溶液，采用1cm比色皿，以純水為參比，在UV-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上，于波長(zhǎng)430nm處測(cè)定吸光度值，并繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ClO2在10～250mg/L范圍內(nèi)符合比爾定律，其回歸方程為y=0.0022x+0.0013(x為ClO2質(zhì)量濃度，mg/L，y為吸光度)，相關(guān)系數(shù)r2=0.9998。當(dāng)ClO2濃度超過(guò)250mg/L時(shí)，需采用光度法稀釋測(cè)定，稀釋液測(cè)得值乘以稀釋倍數(shù)即可。

　　2.2 比色計(jì)法測(cè)試ClO2濃度的驗(yàn)證

　　采用碘量法標(biāo)定1.2制備的純ClO2溶液濃度，并逐級(jí)稀釋成一系列高低不同濃度的ClO2溶液(稀釋過(guò)程有損耗，所以溶液的真實(shí)濃度未知)，分別采用碘量法、國(guó)標(biāo)光度法和比色計(jì)法進(jìn)行同步測(cè)試，結(jié)果如表1所示。 　　試驗(yàn)結(jié)果表明：比色計(jì)法與碘量法比較測(cè)定結(jié)果較為一致，碘量法略微偏低，可能是操作過(guò)程中有少量ClO2損失引起的;國(guó)標(biāo)光度法測(cè)得值在ClO2濃度低于250mg/L時(shí)三種方法測(cè)得值比較一致，高于250mg/L時(shí)需要稀釋測(cè)定，稀釋過(guò)程帶來(lái)?yè)p耗使得測(cè)定結(jié)果低于比色計(jì)法和碘量法，因此，比色計(jì)法更適于高濃度ClO2溶液的快速檢測(cè)。

　　2.3 消毒液濃度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

　　將2%液體穩(wěn)定性ClO2采用丙二酸碘量法[8]進(jìn)行濃度的標(biāo)定，再逐級(jí)稀釋至系列濃度分別為0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%的標(biāo)準(zhǔn)消毒液。分別取10.0mL至比色瓶中，加入1包配套試劑，搖勻溶解，靜置反應(yīng)1min，理論上能活化出的ClO2濃度分別為50.0、100、200、300、500、700、900mg/L。采用高濃度二氧化氯便攜式比色計(jì)測(cè)定比色瓶中ClO2的濃度。結(jié)果如表2所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：比色計(jì)測(cè)得值與理論值并不是完全吻合，大多數(shù)情況下高于理論值，可能是氯制劑在活化的過(guò)程中部分轉(zhuǎn)化成ClO2，使得活化效率超過(guò)100%，將理論值和比色計(jì)測(cè)得值繪制成校正曲線(如圖2所示)，得到校正方程為：Y = 0.852X+ 5，R? = 0.9999(其中X為“比色計(jì)直讀濃度”，Y為“校正濃度”)。

　　該方程是在消毒液中ClO2的初始濃度為零情況下進(jìn)行，也可以被認(rèn)為是亞氯酸鈉濃度校正方程。若消毒液的活化率>80%時(shí)，即消毒液中亞氯酸鹽濃度很低，可不進(jìn)行校正，直接讀取X值即可得到消毒液濃度;若溶液中ClO2濃度較低(例如當(dāng)活化率<20%)，則可忽略其影響，直接將X值代入上述方程中計(jì)算出消毒液的校正濃度Y;若消毒液本身已部分活化，含有較高濃度的ClO2，則需先測(cè)試出ClO2濃度，將X值減去該ClO2濃度值再代入上述方程計(jì)算，最后加上溶液本身的ClO2濃度值得到Y(jié)’(本文定義為“二次校正濃度”)。

　　2.4 自配樣品的測(cè)試驗(yàn)證

　　實(shí)驗(yàn)室隨機(jī)配制系列濃度的消毒液，活化方式1為固體穩(wěn)定性ClO2：固體檸檬酸：水=1：1：20 (質(zhì)量比)，活化時(shí)間10～30min，再投入一定量水中。活化方式2為2%液體穩(wěn)定性ClO2：5%HCl= 10：1(體積比)，活化時(shí)間30～60min，再投入一定量水中。每種活化方式配制4個(gè)不同消毒液濃度(介于100～900mg/L之間)的樣品。所有活化并稀釋后自配消毒液分別采用比色計(jì)法和丙二酸碘量法進(jìn)行濃度測(cè)定(其中ClO2濃度采用比色計(jì)測(cè)定，消毒液實(shí)際濃度分別采用比色計(jì)和丙二酸碘量法測(cè)定)，結(jié)果如表3所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)采用檸檬酸作為活化劑時(shí)，活化30min后活化率仍低于20%，計(jì)算出的Y值與X值有較大差異，而Y值、Y’值、丙二酸碘量法測(cè)定值三者無(wú)明顯差異，此時(shí)可以直接計(jì)算Y值即可得到消毒液濃度。

　　當(dāng)采用5%鹽酸作為活化劑時(shí)，活化40min后，活化率可能達(dá)到80%以上，Y值與Y’值差異較大，而X值、Y’值、丙二酸碘量法測(cè)得值三者沒(méi)有明顯差異，此時(shí)可以直接讀取X值即可得到消毒液濃度，無(wú)需校正計(jì)算。

　　2.5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證試驗(yàn)

　　將高濃度二氧化氯比色計(jì)應(yīng)用于某瓶(桶)裝飲用水廠二氧化氯消毒時(shí)真實(shí)ClO2濃度及消毒液濃度的同時(shí)快速監(jiān)測(cè)，采用2.2描述的方法進(jìn)行校正計(jì)算，并采用丙二酸碘量法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果如表4所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：比色計(jì)法結(jié)合校正曲線測(cè)得值與丙二酸碘量法測(cè)得值比較具有很好的一致性。

　　該廠采用檸檬酸作為活化劑，活化率比較低(一般<20%)計(jì)算得到的Y值和Y’值無(wú)明顯差異，且該廠將消毒液濃度控制在200～350mg/L，控制范圍比較寬，這些細(xì)微差異可以忽略不計(jì)，直接計(jì)算Y值即可。

　　3 結(jié)論

　　1)豐臨科技高濃度二氧化氯便攜式比色計(jì)測(cè)試真實(shí)ClO2濃度時(shí)操作十分簡(jiǎn)便，無(wú)需加藥、稀釋等操作即可直接取樣測(cè)定，具有測(cè)試量程寬(可測(cè)5～999mg/L)、結(jié)果準(zhǔn)確可靠(與碘量法測(cè)試結(jié)果比較一致)，測(cè)試穩(wěn)定性好(高于250mg/L時(shí)無(wú)需稀釋直接測(cè)定，避免稀釋過(guò)程曝氣引起的濃度降低現(xiàn)象)，對(duì)操作場(chǎng)地和人員操作水平要求低等優(yōu)點(diǎn)，適用于真實(shí)ClO2濃度現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

　　2)該比色計(jì)結(jié)合特定的配套試劑及校正曲線(Y = 0.852X+ 5)還可以應(yīng)用于消毒液濃度現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，具有測(cè)試速度快，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確、無(wú)需專門(mén)實(shí)驗(yàn)室人員和場(chǎng)地等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)室自配消毒液樣品驗(yàn)證試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，計(jì)算出的二次校正值Y’與丙二酸碘量法比較一致性較好，效果令人滿意。

　　3)應(yīng)用單位采用比色計(jì)法測(cè)試消毒液濃度時(shí)，當(dāng)消毒液活化率<20%，只需直接計(jì)算校正濃度Y值;當(dāng)活化率為20%～80%，需要計(jì)算二次校正濃度Y’值;當(dāng)消毒液活化率>80%，可以無(wú)需計(jì)算直接讀取X值。

　　參 考 文 獻(xiàn)

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