趙益杰， 徐 敏， 張 茜

(1.威立雅(中國)環(huán)境服務(wù)有限公司北京分公司，北京100004；2.常州通用自來水有限公司，江蘇常州213000)

氯作為氧化劑和消毒劑廣泛應(yīng)用于水與廢水處理中，水處理中常用的氯形式是鋼瓶液氯和次氯酸鈉(NaClO)[1]。出于安全考慮，越來越多的水處理工藝使用次氯酸鈉[2]。次氯酸鈉是一種穩(wěn)定性較差的氧化劑，容易分解而發(fā)生有效氯濃度衰減[3]，因此有效氯的準(zhǔn)確測量對于進(jìn)貨檢驗(yàn)以及生產(chǎn)中投加量的計(jì)算都非常重要。傳統(tǒng)的次氯酸鈉有效氯濃度檢測方法有碘量法[4]和DPD分光光度法[5]。碘量法測定是次氯酸鈉有效氯的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，耗時(shí)較長，需要專業(yè)的檢驗(yàn)員完成，且必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；稀釋后用DPD分光光度法測定余氯的方法時(shí)間略短，但是需要專業(yè)的稀釋操作，也很難在水處理現(xiàn)場進(jìn)行。

SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀可用于測量次氯酸鈉的濃度，無需任何試劑和比色皿，只需將次氯酸鈉溶液加入到固定在儀器內(nèi)的檢測倉中，即可立即顯示有效氯的百分含量，能大大提高生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員加氯操作的便捷性。但該儀器檢測結(jié)果的有效性尚不確定，在正式投入到生產(chǎn)運(yùn)行使用之前需要用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

筆者用碘量法和DPD分光光度法檢測不同濃度水平的次氯酸鈉有效氯，并與SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀的測定結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證速測儀數(shù)據(jù)的可靠性。

1 材料與方法

1.1 碘量法

1.1.1 主要儀器

碘量瓶，棕色酸式滴定管，TE 212 L精密天平(感量0.1 mg)。

1.1.2測定步驟

采用標(biāo)準(zhǔn)碘量法，具體操作按照《次氯酸鈉》(GB 19106—2013)中有效氯的測定方法進(jìn)行。

1.2 DPD分光光度法

1.2.1主要儀器

HACH pocket Ⅱ袖珍比色余氯儀。

1.2.2測定原理和步驟

將次氯酸鈉溶液用純水稀釋至余氯濃度為0.5～2.0 mg/L，DPD與水中余氯反應(yīng)生成紅色化合物。用比色儀測定，然后根據(jù)對應(yīng)的比重和稀釋倍數(shù)計(jì)算出有效氯含量。

1.3 次氯酸鈉有效氯速測儀

1.3.1主要儀器

SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀。

1.3.2測定原理

次氯酸根在紫外區(qū)有特征吸收，其濃度和吸光度成正比，測定范圍在0.01%～2%和2%～16%自動(dòng)切換。

1.3.3測定步驟

打開儀器，用純水將樣品室沖洗2～3次，然后用純水注滿樣品室，點(diǎn)擊Zero進(jìn)行背景校準(zhǔn)。倒出樣品室內(nèi)的純水，用待測次氯酸鈉溶液沖洗樣品室2～3次，然后用待測次氯酸鈉溶液注滿樣品室，點(diǎn)擊Read進(jìn)行讀值，屏幕界面將顯示有效氯濃度。

測量完畢后，倒出次氯酸鈉溶液，用干凈的水沖洗樣品室，直至無次氯酸鈉殘留。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

取有效氯濃度大于10%的次氯酸鈉溶液，稀釋為原液不同占比的樣品系列，用以上3種方法對每個(gè)樣品各測定3次。

2 結(jié)果與討論

2.1 原液比重測試

取20.00 mL次氯酸鈉原液于干燥的燒杯中，用精密天平稱得重量為23.839 3 g，則原液比重為1.192 g/mL。用純水配制含有5%～100%次氯酸鈉原液的8個(gè)樣品，根據(jù)原液比重計(jì)算得到各個(gè)樣品(編號S1～S8)的比重見表1。

表1 次氯酸鈉稀釋樣品的比重Tab.1 The density of diluted NaClO samples

2.2 碘量法測定結(jié)果

按照《次氯酸鈉》(GB 19106—2013)中有效氯的測定方法，對8個(gè)樣品的有效氯進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

表2 碘量法測得的次氯酸鈉稀釋樣品的有效氯結(jié)果Tab.2 Test results of effective chlorine of NaClO by iodometry

2.3 DPD法測定結(jié)果

對樣品稀釋不同倍數(shù)后，用比色余氯儀測定的結(jié)果見表3。

表3 DPD光度法測得的次氯酸鈉稀釋樣品的有效氯結(jié)果Tab.3 Test results of effective chlorine of NaClO by DPD colorimetric method

2.4 SP-210測試結(jié)果

采用次氯酸鈉有效氯速測儀，對樣品的測定結(jié)果見表4。

表4 SP-210速測儀測得的次氯酸鈉稀釋樣品的有效氯結(jié)果Tab.4 Test result of effective chlorine of NaClO by SP-210 tacheometer

2.5 結(jié)果討論

碘量法、DPD稀釋法、SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀的檢測結(jié)果都有很好的重復(fù)性，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.24%～2.07%、0.59%～2.04%、0%～3.88%。其中，次氯酸鈉有效氯速測儀除檢測S2、S4的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是1.58%和3.88%，其余都小于0.5%。根據(jù)《次氯酸鈉》(GB 19106—2013)中有效氯“平行樣測定結(jié)果之差絕對值不得超過0.2%”的要求，所有數(shù)據(jù)全部符合要求。

以這8個(gè)樣品中原液的百分比為橫坐標(biāo)、有效氯檢測結(jié)果為縱坐標(biāo)作圖，如圖1所示。

圖1 次氯酸鈉有效氯濃度與原液百分比的線性關(guān)系Fig.1 Linear relationship between effective chlorine concentration of sodium hypochlorite and percentage of original solution

從圖1可以看出，采用碘量法檢測得到的有效氯濃度和原液體積數(shù)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(R2>0.999)，其次是DPD稀釋法和SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀，但三者的相關(guān) 系數(shù)都在0.99以上。

3組數(shù)據(jù)的差異主要體現(xiàn)在原液體積含量為80%和100%時(shí)，和碘量法相比，SP10次氯酸鈉有效氯速測儀的差異分別在1.1%和1.7%， DPD稀釋法也分別相差0.5%和0.7%。分析認(rèn)為產(chǎn)生差異的原因是SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀在高濃度范圍內(nèi)受原液色度影響，導(dǎo)致檢測結(jié)果偏低。而原液稀釋后沒有顏色，因此DPD稀釋法不受顏色影響。

但3組數(shù)據(jù)在低濃度段(5%～40%稀釋液，次氯酸鈉有效氯為0.6%～5%)都非常接近，SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀在低濃度時(shí)表現(xiàn)良好。根據(jù)測試原理，造成SP-210這種差異的原因是因?yàn)闃?biāo)定溶液的選擇。出廠標(biāo)定使用分析純次氯酸鈉，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為1.92%、3.13%和5.80%，幾乎無色，所以對低濃度樣品的檢測準(zhǔn)確度很高。如果要消除高濃度時(shí)顏色的干擾，需要用帶色的高濃度次氯酸鈉溶液去標(biāo)定。

重新采用3種濃度的次氯酸鈉溶液(0%、1.0%和9.5%)標(biāo)定后，用SP-210測定并與碘量法的結(jié)果對比，如表5所示。

表5 不同濃度的商品次氯酸鈉對 SP-210速測儀的標(biāo)定測試結(jié)果Tab.5 The test results of SP-210 tacheometer after calibration with commercial NaClO %

用高濃度的次氯酸鈉標(biāo)定后，對有效氯在1%～10%之間的3個(gè)樣品進(jìn)行檢測，SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀的測定結(jié)果與碘量法的差值最高在0.26%，檢測結(jié)果非常理想。這是在標(biāo)定液和2種商品次氯酸鈉的顏色并無太大差異的情況下得到的結(jié)果，如果顏色差異太大，也可能會出現(xiàn)一定的偏差。

3 結(jié)論與建議

① 經(jīng)出廠標(biāo)定后，SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀測量無色、低濃度次氯酸鈉溶液的結(jié)果準(zhǔn)確度很高，而且具有不加試劑、無需比色皿、測量快速等特點(diǎn)，不需要專業(yè)的檢測人員操作。由于電解食鹽水生成的次氯酸鈉溶液有效氯濃度大概在1%以下，用SP-210測量其濃度，結(jié)果準(zhǔn)確，操作方便，也建議使用同樣原理的在線儀表。

② SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀僅用出廠校準(zhǔn)模式時(shí)，對帶色高濃度次氯酸鈉(10%以上)的檢測存在約1%的負(fù)偏差。為了消除這個(gè)偏差，需要用碘量法在低濃度和高濃度進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)。用校準(zhǔn)后的儀表測量和校準(zhǔn)液顏色差異不大的高濃度商品次氯酸鈉會得到準(zhǔn)確的結(jié)果，可以用于商品次氯酸鈉的現(xiàn)場驗(yàn)收。若結(jié)果符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以驗(yàn)收放行，縮短到貨檢驗(yàn)的時(shí)間；如果結(jié)果不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，仍然需要用碘量法測定，以便解決爭端。

③ SP-210次氯酸鈉有效氯速測儀通過高低三點(diǎn)校準(zhǔn)后，也可以用來在水處理現(xiàn)場檢測商品次氯酸鈉的濃度衰減程度。雖然會有少許誤差，但其結(jié)果可以作為計(jì)算生產(chǎn)中投加量的參考。