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            便攜式二氧化氯比色計在消毒液濃度監控中的應用

            來源:http://www.madelainejordan.com/ 作者:余氯檢測儀 時間:2018-07-27

              [摘 要] 豐臨高濃度二氧化氯便攜式比色計不僅可應用于真實ClO2濃度的現場快速測定,結合特定的配套試劑及校正方程(Y = 0.852X+ 5),還可應用于消毒液濃度的現場實時監測。無需專業操作人員和專門實驗場地,即可以在同一臺比色計上實現兩者的同時快速監測,實驗室及現場驗證測試結果與國標方法進行比較,均有較好的一致性,測試效果滿意。

              [關鍵詞] 二氧化氯;便攜式比色計;消毒液;濃度監控;應用

              DOI:10.11876/mimt201601028市售二氧化氯消毒劑(穩定性二氧化氯溶液或固體)的主要成分為亞氯酸鈉(NaClO2),應用于消毒時需先進行活化,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 《二氧化氯消毒劑衛生標準》[1]中規定了二氧化氯消毒劑應用在各領域中的ClO2作用濃度。但ClO2水溶液非常不穩定[2-4],隨著時間延長,其濃度將不斷下降,為了達到標準消毒濃度,必須現場實時監測真實的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,低至一定程度后會導致活化出的ClO2濃度偏低,影響殺菌效果。大多數應用單位為了保證消毒液在相對長時間內有效,通常采取將消毒液濃度控制在一定范圍內的方式,因此,消毒液濃度也要進行實時監測,以便及時補充投加穩定性二氧化氯溶液或固體。

              ClO2的測試方法有許多[5-7],國標GB 26366-2010中主要采用五步碘量法和紫外可見分光光度法。其中五步碘量法操作過程十分繁瑣,耗時長,需要專業實驗室操作人員;紫外可見分光光度法需要用到大型分析儀器,均不適于ClO2濃度的現場快速測定。目前,消毒液濃度測定采用的是GB/T 20783-2006[8]推薦的丙二酸碘量法,該方法需要專門分析人員取樣至實驗室后進行滴定操作,耗時長,難以真正做到現場實時監測。

              本文采用豐臨科技研制的高濃度二氧化氯便攜式比色計,無需加藥和稀釋操作,可直接進行ClO2濃度測試;結合配套試劑(該配套試劑可將一定濃度范圍內的亞氯酸鹽瞬時全部活化成ClO2)也可應用于消毒液濃度快速檢測,該儀器無需專業實驗室人員,即可在同一臺比色計上實現真實ClO2濃度及消毒液濃度同時快速監測,實驗室及現場驗證測試結果與國標方法比較一致。

              1 實驗儀器及試劑

              1.1 儀器

              UV-1800紫外可見分光光度計(島津);實驗室純水系統(HITECH- SCIENCE TOOL);高濃度二氧化氯比色計(豐臨公司)。高濃度二氧化氯比色計測定范圍:5~999mg/L;電源:9V電池;測量誤差:±5%(測量溫度在25℃時);使用溫度:0~40℃;相對濕度0~90%(無冷凝);尺寸:170×70×30mm;重量:200g(含電池)。

              ClO2濃度測試方法:打開比色計開關,將一個10mL旋蓋比色瓶注入純水,將比色瓶外壁擦拭干凈,對準“△”標志放入比色槽,按“調零”鍵進行調零,將純水倒出后,用樣品溶液潤洗比色瓶1~2次,加樣品溶液至10mL刻度線,立即旋緊瓶蓋,外壁擦拭干凈后對準“△”標志放入比色槽,按“讀數”鍵,即可得到ClO2濃度值(mg/L)。

              消毒液濃度測試方法:打開比色計開關,將1個10mL旋蓋比色瓶注入純水,將比色瓶外壁擦拭干凈,對準“△”標志放入比色槽,按“調零”鍵進行調零,將純水倒出后,用樣品溶液潤洗比色瓶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1min,外壁擦拭干凈后對準“△”標志放入比色槽,按“讀數”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行修正即得到實際消毒液濃度(mg/L)。

              1.2 試劑

              固體穩定性ClO2,工業級亞氯酸鈉,含量80%左右;2%液體穩定性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;所用水為實驗室純水系統提供的超純水。

              配套試劑:本實驗所用配套試劑為一種含氯瞬時活化劑,可將一定濃度范圍內的穩定性二氧化氯溶液在1min內全部活化成ClO2,該試劑由豐臨科技生產提供。

              純二氧化氯的制備:按照GB 26366-2010 《二氧化氯消毒劑衛生標準》[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,臨用時采用碘量法標定其濃度。

              2 實驗方法與結果討論

              2.1 國標光度法[1]標準曲線的繪制

              采用碘量法標定1.2制備的純ClO2溶液濃度,并逐級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紫外可見分光光度計上,于波長430nm處測定吸光度值,并繪制成標準曲線,如圖1所示。

              實驗結果表明ClO2在10~250mg/L范圍內符合比爾定律,其回歸方程為y=0.0022x+0.0013(x為ClO2質量濃度,mg/L,y為吸光度),相關系數r2=0.9998。當ClO2濃度超過250mg/L時,需采用光度法稀釋測定,稀釋液測得值乘以稀釋倍數即可。

              2.2 比色計法測試ClO2濃度的驗證

              采用碘量法標定1.2制備的純ClO2溶液濃度,并逐級稀釋成一系列高低不同濃度的ClO2溶液(稀釋過程有損耗,所以溶液的真實濃度未知),分別采用碘量法、國標光度法和比色計法進行同步測試,結果如表1所示。   試驗結果表明:比色計法與碘量法比較測定結果較為一致,碘量法略微偏低,可能是操作過程中有少量ClO2損失引起的;國標光度法測得值在ClO2濃度低于250mg/L時三種方法測得值比較一致,高于250mg/L時需要稀釋測定,稀釋過程帶來損耗使得測定結果低于比色計法和碘量法,因此,比色計法更適于高濃度ClO2溶液的快速檢測。

              2.3 消毒液濃度測定標準曲線的繪制

              將2%液體穩定性ClO2采用丙二酸碘量法[8]進行濃度的標定,再逐級稀釋至系列濃度分別為0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%的標準消毒液。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測定比色瓶中ClO2的濃度。結果如表2所示。

              實驗結果表明:比色計測得值與理論值并不是完全吻合,大多數情況下高于理論值,可能是氯制劑在活化的過程中部分轉化成ClO2,使得活化效率超過100%,將理論值和比色計測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行,也可以被認為是亞氯酸鈉濃度校正方程。若消毒液的活化率>80%時,即消毒液中亞氯酸鹽濃度很低,可不進行校正,直接讀取X值即可得到消毒液濃度;若溶液中ClO2濃度較低(例如當活化率<20%),則可忽略其影響,直接將X值代入上述方程中計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,則需先測試出ClO2濃度,將X值減去該ClO2濃度值再代入上述方程計算,最后加上溶液本身的ClO2濃度值得到Y’(本文定義為“二次校正濃度”)。

              2.4 自配樣品的測試驗證

              實驗室隨機配制系列濃度的消毒液,活化方式1為固體穩定性ClO2:固體檸檬酸:水=1:1:20 (質量比),活化時間10~30min,再投入一定量水中?;罨绞?為2%液體穩定性ClO2:5%HCl= 10:1(體積比),活化時間30~60min,再投入一定量水中。每種活化方式配制4個不同消毒液濃度(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法和丙二酸碘量法進行濃度測定(其中ClO2濃度采用比色計測定,消毒液實際濃度分別采用比色計和丙二酸碘量法測定),結果如表3所示。

              實驗結果表明:當采用檸檬酸作為活化劑時,活化30min后活化率仍低于20%,計算出的Y值與X值有較大差異,而Y值、Y’值、丙二酸碘量法測定值三者無明顯差異,此時可以直接計算Y值即可得到消毒液濃度。

              當采用5%鹽酸作為活化劑時,活化40min后,活化率可能達到80%以上,Y值與Y’值差異較大,而X值、Y’值、丙二酸碘量法測得值三者沒有明顯差異,此時可以直接讀取X值即可得到消毒液濃度,無需校正計算。

              2.5 現場測試驗證試驗

              將高濃度二氧化氯比色計應用于某瓶(桶)裝飲用水廠二氧化氯消毒時真實ClO2濃度及消毒液濃度的同時快速監測,采用2.2描述的方法進行校正計算,并采用丙二酸碘量法進行對比驗證,結果如表4所示。

              實驗結果表明:比色計法結合校正曲線測得值與丙二酸碘量法測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%)計算得到的Y值和Y’值無明顯差異,且該廠將消毒液濃度控制在200~350mg/L,控制范圍比較寬,這些細微差異可以忽略不計,直接計算Y值即可。

              3 結論

              1)豐臨科技高濃度二氧化氯便攜式比色計測試真實ClO2濃度時操作十分簡便,無需加藥、稀釋等操作即可直接取樣測定,具有測試量程寬(可測5~999mg/L)、結果準確可靠(與碘量法測試結果比較一致),測試穩定性好(高于250mg/L時無需稀釋直接測定,避免稀釋過程曝氣引起的濃度降低現象),對操作場地和人員操作水平要求低等優點,適用于真實ClO2濃度現場監控。

              2)該比色計結合特定的配套試劑及校正曲線(Y = 0.852X+ 5)還可以應用于消毒液濃度現場監控,具有測試速度快,測試結果準確、無需專門實驗室人員和場地等優點。本實驗室自配消毒液樣品驗證試驗及現場驗證試驗結果表明,計算出的二次校正值Y’與丙二酸碘量法比較一致性較好,效果令人滿意。

              3)應用單位采用比色計法測試消毒液濃度時,當消毒液活化率<20%,只需直接計算校正濃度Y值;當活化率為20%~80%,需要計算二次校正濃度Y’值;當消毒液活化率>80%,可以無需計算直接讀取X值。

              參 考 文 獻

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            便攜式二氧化氯比色計

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