饮用水氯胺法消毒过程中氨氮在线监测技术对比及应用

第8卷第4期2014年8月供水技术WATERTECHN0LOGYV0I_8No．4Aug．2014吴维，刘重娴，陈贺发，宋世忆，毛煦(天津中法芥园水务有限公司，天津300121)摘要：对比了不同氨氮检测方法的优缺点及适用范围，确定了适合饮用水氯胺法消毒过程中的氨氮检测方法，并选取了采用该方法进行氨氮检测的在线分析仪AN12。通过对该仪表和化验室的检测数据进行对比分析，发现两种数据变化趋势相同。仪表的检测频率大于人工检测频率，能够及时准确地反映出水中氨氮含量的变化，为工艺的稳定运行提供了保障。关键词：氨氮；在线分析；水杨酸盐分光光度法中图分类号：TU991．62文献标志码：C文章编号：1673—9353(2014)04—0055—03doi：10．3969／j．issn．1673—9353．2014．04．017饮用水消毒是杀灭水中对人体有害的致病微生物，防止通过饮用水传播疾病。氯作为应用历史最久也最广泛的消毒剂，具有经济有效、使用方便等特点。但20世纪70年代人们发现受污染水源经氯消毒后往往会产生一些三卤甲烷等副产物，且长距离输送不能保证管网末梢的微生物安全，于是人们开始重视其他消毒剂或消毒方法的研究。氯胺作为一种替代消毒剂于上世纪80年代被采用，它具有产生的消毒副产物少、消毒效果维持时间长等优点。目前，在我国不少水厂已经开始采用氯胺消毒工艺J。饮用水氯胺法消毒过程中余氯的检测方法和在线分析仪表都已经比较成熟，工艺工程师能够根据水中余氯值及时准确地调整工艺过程中氯的投加量【。但出厂水中氨氮的检测由于存在氯的干扰，使一些分析方法无法准确地检测出氨氮的浓度，采用这些分析方法的在线分析仪表也无法准确测量。鉴于此，笔者对不同的氨氮检测方法进行了对比分析，甄选出适合含氯水中氨氮浓度检测的方法一水杨酸分光光度法，并选择了采用该方法进行检测的在线分析仪表AN12。1电极法存在的问题离子选择电极法是检测水中氨氮的常用方法，其原理是在pH值大于11的环境下，铵离子(NH4)转化为氨(NH)。氨透过气敏膜，引发膜帽中电解液的pH值发生变化。仪表根据pH值的变化计算出样品中氨氮的浓度。然而，在含氯水样中，pH值增大到11并不能使铵离子(NH；)完全转化为氨(NH，)，而是和氯生成无法被电极检测的一氯胺，因此离子选择电极法不能应用在饮用水消毒过程中氨氮的检测。此外，大多数离子选择性电极在0．5—10000mg／L以及超过100000mg／L的氨离子浓度下反应迅速且读数线性好。而在氨离子质量浓度低于0．5mg／L的条件下，响应慢而且在量程范围内不呈线性。采用氯胺法消毒的饮用水的氨氮质量浓度通常控制在0．2～0．5mg／L，不在电极法的最佳检测范围内，因此离子选择电极法不适合饮用水氨氮浓度的检测。2分光光度法的比较在《生活饮用水标准检验方法》(GBT5750．5_2O06)中有3种氨氮的分光光度检测方法：纳氏试剂分光光度法，酚盐分光光度法和水杨酸盐分光光度法。纳氏试剂分光光度法是使用最为广泛的测定方法，被许多水厂化验室采用。但存在以下几个问题：①由于试剂毒性大，试剂采购不方便，而且废液需要收集处理；②在水样中氨质量浓度(小于0．1mg／L)较低时，纳氏试剂显色不灵敏，方法的准确性不高；③水样硬度较高时，容易引起反应液的浑浊，干扰测定。此外，纳氏试剂只能与水中的氨进行显色，如果·55·第8卷第4期供水技术水样中含有氯，则需要先加入硫代硫酸钠进行脱氯，然后才能进行检测。酚盐和水杨酸盐分光光度法的显色原理都是在亚硝基铁氰化钠存在的条件下，氨氮在碱性溶液中与水杨酸一次氯酸盐生成蓝色化合物，其色度与氨氮含量成正比。由于显色过程中需要次氯酸盐的存在，因此水样中的氯不会对这两种方法的检测产生影响J。笔者对3种常用的氨氮检测分光光度法进行了对比，如表1所示。表13种分光光度法测定水中氨氮的比较钠氏试水杨酸项目剂分光酚盐分光盐分光光度法光度法光度法最低检测质量／1．0O．25O．25最低检测质量O．O20．0250．025浓度／(mg·I)(50mL水样)(10mI水样)(10mL水样)试剂毒性有毒有毒无毒试剂保存避光低温、避光低温、避光氯干扰加掩蔽剂消除无干扰无干扰反应时间／minl09090从表1可以看出，纳氏试剂分光光度法虽然最低检测质量浓度比较低(0．02mg／L)，但需要的水样体积较高(50niL)，在线分析仪表受试剂消耗量所限，采样通常不超过10mL。这样就导致采用纳氏试剂分光光度法进行检测的在线分析仪表的最低榆测质量浓度不会低于0．1mg／L。水杨酸盐分光光度法不仅检测限低，试剂无毒，而且检测结果不受氯的干扰，适合作为饮用水氯胺法消毒过程中氨氮的在线监测方法。氨氮在线分析仪ANI2采用了水杨酸盐分光光度法陔仪表主要用于监测饮用水氯胺法消毒过程中氨氮的浓度和地