-靛红钾法测定水中的臭氧浓度

分析与监测靛红钾法测定水中的臭氧浓度王业耀1,王占生2(1.中国环境科学研究院,北京100012;2.清华大学环境科学与工程系,北京100084)摘要:采用靛红钾法测定了水中的臭氧浓度,试验结果表明,靛红钾水溶液对光谱的吸收在λ=610nm处最大。靛红钾法的摩尔吸光度Δε=-20400L/(mol·cm),当臭氧浓度在0.005～30mg/L范围时,Δε基本不随臭氧加入量的变化而改变。在酸性条件下,H2O2、ClO-2、ClO-3和ClO-4的浓度小于待测臭氧浓度的10倍时,对臭氧测定无影响,Cl2和I2的干扰作用可用丙二酸消除。关键词:臭氧;靛红钾法;摩尔吸光度;干扰因素中图分类号:TU991.21文献标识码:C文章编号:1000-4602(2003)04-0095-03目前,分析水中臭氧浓度的方法很多,有碘量法、紫外分光光度法、电化学法等,其中碘量法已成为美国等国家的标准方法,但这些方法都不很理想[1]。采用靛兰法测定臭氧浓度(依据臭氧可以定量地使靛兰脱色的原理)干扰少、准确度高且快速,德国和瑞士已将其列入国家标准方法。在我国的给水和污水处理厂中,臭氧浓度分析一般都采用经修改的余氯分析方法,最为常用的仍然是存在较大缺陷的碘量法。靛兰法中采用的靛兰的化学名称为三磺酸靛兰,本试验选择了结构与之相似且较易获得的二磺酸靛兰(商品名为靛红钾)代替靛兰测定水中的剩余臭氧浓度。1试验部分1.1仪器与试剂723分光光度计,臭氧发生器。靛红钾:称取0.50g靛红钾,用20mLH3PO4(20mmol/L)溶解后用H3PO4(20mmol/L)稀释至1L,避光、低温保存。该溶液一般可保存3个月,待溶液的吸光度下降为原来的80%后即应重配。缓冲溶液:将28gNaH2PO4和35gH3PO4溶于蒸馏水中并稀释至1L。臭氧溶液:将臭氧气体通入置于冰浴的蒸馏水(2℃)中,即得臭氧贮液。该贮液的臭氧浓度一般保持在30mg/L左右。低浓度的臭氧通过用此贮液稀释得到。臭氧浓度用紫外分光光度法测定。1.2试验方法取若干个100mL的容量瓶,加入10mL缓冲溶液,然后用移液管加入一定量的靛红钾溶液,将其中一个容量瓶用蒸馏水稀释至刻度作空白,在其他容量瓶中加入约20mL蒸馏水,然后加入含臭氧的水样,加蒸馏水稀释至刻度并摇匀后,采用分光光度计进行比色分析。2结果及讨论2.1测定条件靛红钾经过不同程度臭氧氧化后的吸收光谱图显示,靛红钾的最大吸收峰波长为610nm,此时吸收光谱图的形状和最大吸收峰的位置均不随臭氧化程度的变化而改变。研究表明,臭氧与靛红钾的反应速度极快且产物非常稳定,故在测定过程中,混合完成后可立即测定,也可在混合后3h内进行比色分析。当pH>4.0时臭氧与靛红钾的反应计量系数将减小,这是因为水中可能存在与靛红钾臭氧化产物结构相类似的物质,这些物质可发生链式反应催化分解臭氧,这种链式反应是由OH-引发的,故pH值升高会加速臭氧分解,因此在测定中必须控制pH·95·中国给水排水2003Vol.19CHINAWATER&WASTEWATERNo.4<4(一般控制pH<2.1)。2.2标准曲线考虑到本方法的测定范围较宽,且臭氧使靛红钾的脱色率在20%～80%时测定结果较准确,因此将标准曲线分为三个区间,起始靛红钾浓度分别为100、10、2.5μmol/L(均以最后体积计)。在λ=610nm时,分别测定上述三个起始靛红钾浓度条件下不同臭氧加入量时的吸光度值。测得的标准曲线见图1。图1标准工作曲线2.3灵敏度与准确度在靛红钾的起始浓度为100、10、2.5μmol/L时,摩尔吸光度分别为-20400、-20400、-20300L/(mol·cm),这表明摩尔吸光度基本不随靛红钾起始浓度的变化而改变。当臭氧浓度在0.005～30mg/L范围时,投加臭氧的浓度与吸光度有良好的线性关系。检出下限可达5μg/L。在不同来源的水中通入臭氧,然后同时采用靛红钾法、靛兰法和UV法分析水样的臭氧浓度,试验结果见表1。由表1可见,对于二次蒸馏水,3种方法的分析结果都基本吻合。对于其他水样,靛红钾法与目前国外较为常用的靛兰法的测定结果基本吻合,且不受水中杂质的影响。表13种方法测定臭氧浓度的结果比较mg/L配水来源UV法(258nm)靛兰法(600nm)靛红钾法(610nm)二次蒸馏水0.4810.4900.485水厂源水(COD为10mg/L)0.4570.5180.524自来水(COD为2mg/L)0.2640.2350.2420.4530.4270.4340.6070.6630.6550.7850.8750.8841.5911.6731.6672.4计量因子对图1进行外推分析,发现仅80%的靛红钾被氧化,因此对于商品靛红钾来说,其反应计量关系为1∶0.8(物质的量比)。研究表