便携式二氧化氯比色计在消毒液浓度监控中的应用

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2018-07-27

  [摘 要] 丰临高浓度二氧化氯便携式比色计不仅可应用于真实ClO2浓度的现场快速测定,结合特定的配套试剂及校正方程(Y = 0.852X+ 5),还可应用于消毒液浓度的现场实时监测。无需专业操作人员和专门实验场地,即可以在同一台比色计上实现两者的同时快速监测,实验室及现场验证测试结果与国标方法进行比较,均有较好的一致性,测试效果满意。

  [关键词] 二氧化氯;便携式比色计;消毒液;浓度监控;应用

  DOI:10.11876/mimt201601028市售二氧化氯消毒剂(稳定性二氧化氯溶液或固体)的主要成分为亚氯酸钠(NaClO2),应用于消毒时需先进行活化,再稀释制备成消毒液才能使用,不同活化剂活化效率不同,所以制备出消毒液中ClO2浓度也不同。GB 26366-2010 《二氧化氯消毒剂卫生标准》[1]中规定了二氧化氯消毒剂应用在各领域中的ClO2作用浓度。但ClO2水溶液非常不稳定[2-4],随着时间延长,其浓度将不断下降,为了达到标准消毒浓度,必须现场实时监测真实的ClO2浓度,以保证消毒效果。

  随着ClO2的不断生成和消耗,消毒液(主要包括NaClO2和ClO2)浓度也将逐渐下降,低至一定程度后会导致活化出的ClO2浓度偏低,影响杀菌效果。大多数应用单位为了保证消毒液在相对长时间内有效,通常采取将消毒液浓度控制在一定范围内的方式,因此,消毒液浓度也要进行实时监测,以便及时补充投加稳定性二氧化氯溶液或固体。

  ClO2的测试方法有许多[5-7],国标GB 26366-2010中主要采用五步碘量法和紫外可见分光光度法。其中五步碘量法操作过程十分繁琐,耗时长,需要专业实验室操作人员;紫外可见分光光度法需要用到大型分析仪器,均不适于ClO2浓度的现场快速测定。目前,消毒液浓度测定采用的是GB/T 20783-2006[8]推荐的丙二酸碘量法,该方法需要专门分析人员取样至实验室后进行滴定操作,耗时长,难以真正做到现场实时监测。

  本文采用丰临科技研制的高浓度二氧化氯便携式比色计,无需加药和稀释操作,可直接进行ClO2浓度测试;结合配套试剂(该配套试剂可将一定浓度范围内的亚氯酸盐瞬时全部活化成ClO2)也可应用于消毒液浓度快速检测,该仪器无需专业实验室人员,即可在同一台比色计上实现真实ClO2浓度及消毒液浓度同时快速监测,实验室及现场验证测试结果与国标方法比较一致。

  1 实验仪器及试剂

  1.1 仪器

  UV-1800紫外可见分光光度计(岛津);实验室纯水系统(HITECH- SCIENCE TOOL);高浓度二氧化氯比色计(丰临公司)。高浓度二氧化氯比色计测定范围:5~999mg/L;电源:9V电池;测量误差:±5%(测量温度在25℃时);使用温度:0~40℃;相对湿度0~90%(无冷凝);尺寸:170×70×30mm;重量:200g(含电池)。

  ClO2浓度测试方法:打开比色计开关,将一个10mL旋盖比色瓶注入纯水,将比色瓶外壁擦拭干净,对准“△”标志放入比色槽,按“调零”键进行调零,将纯水倒出后,用样品溶液润洗比色瓶1~2次,加样品溶液至10mL刻度线,立即旋紧瓶盖,外壁擦拭干净后对准“△”标志放入比色槽,按“读数”键,即可得到ClO2浓度值(mg/L)。

  消毒液浓度测试方法:打开比色计开关,将1个10mL旋盖比色瓶注入纯水,将比色瓶外壁擦拭干净,对准“△”标志放入比色槽,按“调零”键进行调零,将纯水倒出后,用样品溶液润洗比色瓶1~2次,加样品溶液至10mL刻度线,加入1包配套试剂,立即旋紧瓶盖,摇匀溶解,静置反应1min,外壁擦拭干净后对准“△”标志放入比色槽,按“读数”键,即可显示溶液中总共存在的ClO2浓度值,将该值按照特定的方法进行修正即得到实际消毒液浓度(mg/L)。

  1.2 试剂

  固体稳定性ClO2,工业级亚氯酸钠,含量80%左右;2%液体稳定性ClO2,丰临科技二氧化氯消毒液,理论上可活化出的ClO2含量为2%左右;固体柠檬酸,AR;5%盐酸(v%),由分析纯的浓盐酸稀释制得;所用水为实验室纯水系统提供的超纯水。

  配套试剂:本实验所用配套试剂为一种含氯瞬时活化剂,可将一定浓度范围内的稳定性二氧化氯溶液在1min内全部活化成ClO2,该试剂由丰临科技生产提供。

  纯二氧化氯的制备:按照GB 26366-2010 《二氧化氯消毒剂卫生标准》[1]中的方法制备纯的ClO2。制好的高浓度纯ClO2溶液立即装入棕色的玻璃瓶,密封胶密封后置于4℃左右的冰箱保存,临用时采用碘量法标定其浓度。

  2 实验方法与结果讨论

  2.1 国标光度法[1]标准曲线的绘制

  采用碘量法标定1.2制备的纯ClO2溶液浓度,并逐级稀释成一系列浓度为5mg/L、10mg/L、50mg/L、100mg/L、150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L的纯ClO2溶液,采用1cm比色皿,以纯水为参比,在UV-1800紫外可见分光光度计上,于波长430nm处测定吸光度值,并绘制成标准曲线,如图1所示。

  实验结果表明ClO2在10~250mg/L范围内符合比尔定律,其回归方程为y=0.0022x+0.0013(x为ClO2质量浓度,mg/L,y为吸光度),相关系数r2=0.9998。当ClO2浓度超过250mg/L时,需采用光度法稀释测定,稀释液测得值乘以稀释倍数即可。

  2.2 比色计法测试ClO2浓度的验证

  采用碘量法标定1.2制备的纯ClO2溶液浓度,并逐级稀释成一系列高低不同浓度的ClO2溶液(稀释过程有损耗,所以溶液的真实浓度未知),分别采用碘量法、国标光度法和比色计法进行同步测试,结果如表1所示。   试验结果表明:比色计法与碘量法比较测定结果较为一致,碘量法略微偏低,可能是操作过程中有少量ClO2损失引起的;国标光度法测得值在ClO2浓度低于250mg/L时三种方法测得值比较一致,高于250mg/L时需要稀释测定,稀释过程带来损耗使得测定结果低于比色计法和碘量法,因此,比色计法更适于高浓度ClO2溶液的快速检测。

  2.3 消毒液浓度测定标准曲线的绘制

  将2%液体稳定性ClO2采用丙二酸碘量法[8]进行浓度的标定,再逐级稀释至系列浓度分别为0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%的标准消毒液。分别取10.0mL至比色瓶中,加入1包配套试剂,摇匀溶解,静置反应1min,理论上能活化出的ClO2浓度分别为50.0、100、200、300、500、700、900mg/L。采用高浓度二氧化氯便携式比色计测定比色瓶中ClO2的浓度。结果如表2所示。

  实验结果表明:比色计测得值与理论值并不是完全吻合,大多数情况下高于理论值,可能是氯制剂在活化的过程中部分转化成ClO2,使得活化效率超过100%,将理论值和比色计测得值绘制成校正曲线(如图2所示),得到校正方程为:Y = 0.852X+ 5,R? = 0.9999(其中X为“比色计直读浓度”,Y为“校正浓度”)。

  该方程是在消毒液中ClO2的初始浓度为零情况下进行,也可以被认为是亚氯酸钠浓度校正方程。若消毒液的活化率>80%时,即消毒液中亚氯酸盐浓度很低,可不进行校正,直接读取X值即可得到消毒液浓度;若溶液中ClO2浓度较低(例如当活化率<20%),则可忽略其影响,直接将X值代入上述方程中计算出消毒液的校正浓度Y;若消毒液本身已部分活化,含有较高浓度的ClO2,则需先测试出ClO2浓度,将X值减去该ClO2浓度值再代入上述方程计算,最后加上溶液本身的ClO2浓度值得到Y’(本文定义为“二次校正浓度”)。

  2.4 自配样品的测试验证

  实验室随机配制系列浓度的消毒液,活化方式1为固体稳定性ClO2:固体柠檬酸:水=1:1:20 (质量比),活化时间10~30min,再投入一定量水中。活化方式2为2%液体稳定性ClO2:5%HCl= 10:1(体积比),活化时间30~60min,再投入一定量水中。每种活化方式配制4个不同消毒液浓度(介于100~900mg/L之间)的样品。所有活化并稀释后自配消毒液分别采用比色计法和丙二酸碘量法进行浓度测定(其中ClO2浓度采用比色计测定,消毒液实际浓度分别采用比色计和丙二酸碘量法测定),结果如表3所示。

  实验结果表明:当采用柠檬酸作为活化剂时,活化30min后活化率仍低于20%,计算出的Y值与X值有较大差异,而Y值、Y’值、丙二酸碘量法测定值三者无明显差异,此时可以直接计算Y值即可得到消毒液浓度。

  当采用5%盐酸作为活化剂时,活化40min后,活化率可能达到80%以上,Y值与Y’值差异较大,而X值、Y’值、丙二酸碘量法测得值三者没有明显差异,此时可以直接读取X值即可得到消毒液浓度,无需校正计算。

  2.5 现场测试验证试验

  将高浓度二氧化氯比色计应用于某瓶(桶)装饮用水厂二氧化氯消毒时真实ClO2浓度及消毒液浓度的同时快速监测,采用2.2描述的方法进行校正计算,并采用丙二酸碘量法进行对比验证,结果如表4所示。

  实验结果表明:比色计法结合校正曲线测得值与丙二酸碘量法测得值比较具有很好的一致性。

  该厂采用柠檬酸作为活化剂,活化率比较低(一般<20%)计算得到的Y值和Y’值无明显差异,且该厂将消毒液浓度控制在200~350mg/L,控制范围比较宽,这些细微差异可以忽略不计,直接计算Y值即可。

  3 结论

  1)丰临科技高浓度二氧化氯便携式比色计测试真实ClO2浓度时操作十分简便,无需加药、稀释等操作即可直接取样测定,具有测试量程宽(可测5~999mg/L)、结果准确可靠(与碘量法测试结果比较一致),测试稳定性好(高于250mg/L时无需稀释直接测定,避免稀释过程曝气引起的浓度降低现象),对操作场地和人员操作水平要求低等优点,适用于真实ClO2浓度现场监控。

  2)该比色计结合特定的配套试剂及校正曲线(Y = 0.852X+ 5)还可以应用于消毒液浓度现场监控,具有测试速度快,测试结果准确、无需专门实验室人员和场地等优点。本实验室自配消毒液样品验证试验及现场验证试验结果表明,计算出的二次校正值Y’与丙二酸碘量法比较一致性较好,效果令人满意。

  3)应用单位采用比色计法测试消毒液浓度时,当消毒液活化率<20%,只需直接计算校正浓度Y值;当活化率为20%~80%,需要计算二次校正浓度Y’值;当消毒液活化率>80%,可以无需计算直接读取X值。

  参 考 文 献

  [1] 中华人民共和国卫生部.GB 26366-2010《二氧化氯消毒剂卫生标准》[S]. 北京:中国标准出版社, 2011.

  [2] 宋金武,吴清平,邓金花,等. 二氧化氯储备液稳定性及其影响因素研究[J].中国消毒学杂志,2013, 30(11):1019-1021.

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  [8] 中华人民共和国卫生部.GB/T 20783-2006《稳定性二氧化氯溶液》[S].北京:中国标准出版社, 2007.

便携式二氧化氯比色计

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