紫外线光源的光强测定方法_顾平

1993Vol.9No.4中国给水排水紫外线光源的光强测定方法顾平颜育平(天津大学)紫外线光强的测量是研究紫外线杀菌和各种光化学皮应的基础。紫外线光强测量有很多种方法Jl[,物理方法有辐射照度计法;生物方法有红斑效应法、灭菌率法;化学方法有各种气、液相化学露光计,如碘化钾法、草酸铁钾法、二苯酮法等。与其它方法比较,液相化学露光计适合于在环境工程领域中的消毒、光化学反应中使用。本文研究了草酸铁钾化学露光计测定紫外线光源中不同波长处光强的方法,该方法简单、易行。1草酸铁钾化学礴光计的原理及特点当草酸铁钾的硫酸溶液受到250~577nm范围内的辐射时,三价铁离子还原为二价铁离子及草酸根离子的氧化同时发生,二价铁离子的量子产率已被准确的测定,如果测定产生的二价铁离子量,即可推算出光强图。在环境工程领域中,当存在有液相反应时,使用草酸铁钾化学露光计有很多优点;①光强的测定条件与液相反应条件相似,因而界面反射引入的误差可以消除;②草酸铁钾溶液在测量范围内吸收良好,而其光解产物对入射光吸收少,产生的二价铁离子用邻菲罗啦法测量定量基础好、精度高。2紫外线灯的波长一能t分布在实用领域,紫外线灯的光能输出中具有不同波长的能量。而光能波长不同,其光化学反应能力不同,甚至某些波长的光能完全没有反应能力。为了准确地测定有效光强,必须了解光源的波长一能量分布。实验中使用的国产紫外线灯,为空后高温复合材料厂生产的SPz型石英紫外线杀菌灯,功率为30w;使用的进口灯为美国hPiljsP公司生产的G36T6L型紫外线灯,功率为39w。两种紫外线灯的波长一能量分布见表1和表2。此分布采用wxy一402型原子吸收分光光度计测定,将原子吸收分光光度计的光源取下,将紫外线灯置于光源的位置,从20~600nm自动扫描,能量响应使用该仪器的能量档读出。仪器中的光电倍增管为日本产R456型,其波长响应范围为190一806nm。光电倍增管的光谱响应由原子吸收分光光度计的原理s1[可知,表1、2中瓜是正比于光电倍增管的输出电流五,而五与特定波长从下入射光功率八之比为光电倍增管的响应度瓜,即:iR一人/八(l)式中瓜—光电倍增管的响应度,mA/wiI—光电倍增管的输出电流,mA八—瓜处入射光功率,w取254nm处光源的能量为1.00,则不同波长处光源的相对能量为:舰一及左,/E,瓜(2)由表1和.表2可知,在国产灯的光能输出中,254nm处能量占54.6%;而进口灯的光能输b.试验表明,AB法有较高的有机物去除率。A、B两级的污泥负荷与系统的最优去除率之间存在一定关系。通过分析可知,为了使系统有一个稳定、高效的去除效果,A级的污泥负荷应在3.0~6.okgBoDS/kgMI万`·d之间;B级的污泥负荷不应超过.03kgoBDSk/咖l乏石·d.中国给水排水1993Vol.9No.4出中,254nm处能量占45.5%。其有效输出高(254nm)处能量国产灯略优于进口灯,但进口灯的波峰个数少于国产灯。裹1国产紫外线灯的波长一能t分布510nm处测量其吸光度月。光解形成的二价铁离子按下式计算:n尸口2+二6.023X102oVIV3AVZ加(3)波长几t(nm)峰高从(em)响应度瓜相对能量(mA/W)脚25460.932.141.0002987.533.110.12031315.437。240.21836614.749,330.1574056.459.190.0574368.857.070.08150910047。780.1105466.640.450。086农2进口萦外线灯的波长一能t分布波长久t(nm)峰高峨(em)响应度肠相对能量(mA/W)石25459.032.14l。00031317.137。240。25036616.849.330。18640521.059.190。19343643.857.070.4185098`547.宁80.0975464040。450。0543紫外线光强测定的实验方法.31准备草酸铁钾z1[将其重结晶两次,在45℃烘箱内干燥h8,得到晶体的化学组成为K3Fe(eZo;)3·3HZo,此晶体可以在干燥避光处长期保存。3.2测定二价铁离子闭所得到的二价铁离子的摩尔吸收系数为l·109X10`l/M·em,线性相关系数为0.99997。3.3光强测定将草酸铁钾以0.IN的硫敌配成0.006M的溶液,置暗处避光保存。取一玻璃培养器,精确地测量其内径dc(m),以移液管取2m5L上述草酸铁钾溶液,将其置于待测光强处,以紫外线光源辐射t秒,将培养皿内溶液混合均匀,以移液管取smL置于SOmL容量瓶内,加乙酸一乙酸按缓冲液smL、0.1%邻菲罗琳溶液ZmL,用燕馏水定容,混合后避光放置15min;取相同的草酸铁钾溶液,不用光源辐射,与辐射后样品作同样的处理,此液