CN101900671A - 快速测定水中臭氧的方法及仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测定水中臭氧的公式及方法，检测步骤为：(1)配制检测试剂，按重量比称取磷酸二氢钠和酸性靛蓝分别为755份和1份的细粉在混合缸中混合均匀后，按每包0.1克密封包装待用；(2)水样初次比色测定，在直径30mm的比色皿中加入12.5ml待测水样，加入一包步骤(1)中配制的检测试剂摇匀后，以蒸馏水作参比，在波长600nm下测量吸光度；(3)再次加入水样的比色测定，在上一步骤的含检测试剂和水样的比色瓶中再加入12.5ml待测水样摇匀后，在波长600nm下测量吸光度；(4)利用公式p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×3)计算水样中的臭氧含量，式中：p：水样中臭氧的浓度(mg/l)，A1：步骤(2)测得吸光度，A2：步骤(3)测得吸光度。本发明具有检测步骤简单、能使用自动化仪器现场测定且检测成本极低的优点。

Description

快速测定水中臭氧的方法及仪器

技术领域

本发明涉及环境监测方法和仪器，尤其是涉及一种能快速测定水中臭氧含量的方法及仪器。

背景技术

微量的臭氧可以起到消毒杀菌作用，使人产生爽快和振奋的感觉，在工业上还可用来处理不易降解的含聚氯联苯，苯酚，萘等多环芳烃和不饱和烃的化合物的废水，还可用作重氮，偶氮等染料的脱色剂，以及用臭氧活性碳作为饮用水和污水的深度处理的净化剂等。但是，由于臭氧有较高的化学反应活性，具有强烈的刺激性，对人体健康是有一定危害的。它主要是刺激和损害深部呼吸道，并可损害中枢系统，对眼睛亦轻度刺激作用。当浓度增高时对人体和生物组织都有直接损害。如当臭氧的浓度为0.21时，呼吸两小时，便使肺活量减少20％，当臭氧的浓度为0.64时。对鼻子和胸部可产生刺激感，若浓度达2.14-4.28时，呼吸1-2小时后，眼和呼吸器官发干，有急性的灼烧感，头痛，中枢神经发生障碍，时间再长，则思维能力下降，可导致人的思维紊乱。严重时可导致肺气肿和肺水肿。此外，臭氧还能阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧，使甲状腺功能受损，骨骼钙化，还可引起潜在性的全身影响，如诱发淋巴细胞染色体畸变，损害某些酶的活性和产生溶血反应。

臭氧对植物的生长发育和生理功能的影响也较大，表现在抑制植物根，茎的发育和生长。还能抑制花粉的发芽，引起落叶，落果等。臭氧还能引起光合作用，呼吸作用，磷酸化等过程发生变化，引起植物的代谢紊乱。据报道，在美国，臭氧对大多数农作物及森林作物树种的危害比其他空气污染物都大，随着石油，汽车工业的发展，臭氧对植物的危害将会日益增加，因此对环境中臭氧含量的监测具有重大的意义，现在使用最多的臭氧含量测定法是酸性靛蓝比色法。

目前按照国标酸性靛蓝法测定臭氧的算法公式为

式中：p——水样中臭氧的浓度(mg/l)

A1——空白吸光度

A2——水样吸光度

f——0.42【每升水中1mol臭氧引起的吸光度(600nm)的变化，由点滴定法获得】

b——比色杯的厚度(cm)

V——水样的体积(ml)

在测出A1，A0之后，把A1，A0，f，b，v代入公式计算出结果。这种检测方法存在计算麻烦，容易出错的不足。无法现场检测或使用成本昂贵。

发明内容

针对上述提出的问题，本发明目的在于提供一种能用于现场检测、检测步骤简单，且使用成本低廉的快速测定水中臭氧的方法。此方法的实现是基于1.071×(A1-2A2)/(0.42×3)此公式，此公式是由国标酸性靛蓝法测定臭氧的算法公式为

推导而来。以下为公式推导过程：

式中f已知为0.42常量【因子f以灵敏度因子20000/cm为基础，即每升水中1mol的臭氧引起的吸光度(600nm)的变化，由碘滴定法获得】。b为比色皿光程长；在国标方法中水样量V＝90ml，加入试剂量5ml。故总体积为100ml，即为公式中分子的100的由来。由于此发明使用的是在水样中加入微量的固体试剂，故加入试剂前后水样体积变化可忽略，故分子中的100与分母的V相同。故上述国标公式可简化为p＝(A1-A2)/(0.42×b).式中A1为试剂空白吸光度，A2为另一比色管中待测水样样品的吸光度。此发明使用的是在同一比色管中，先加水样再加试剂测A1，后再继续往里再加等体积的水样测得A2。若水样不含臭氧，相当于稀释1倍，则理论上A1＝2A2，若水样存在臭氧则A1-2A2即为臭氧引起的吸光度变化。公式变形为p＝(A1-2A2)/(0.42×b)，此公式适用于使用平面比色皿的光度计，对于圆形比色皿，与一般光度计的平面比色皿的透光性能有微小差异，公式需乘以校准系数k＝1.071(由实验获得)，经过实验得到p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×b)

综上：公式推导变形为

①平面比色瓶(皿)：p(O₃)＝(A1-2A2)/(0.42×b)

式中：p(O₃)——水样中残留臭氧的浓度(mg/l)。

A1——为第—次加待测水样测定的吸光度。

A2——为第一次加待测水样测定的吸光度。

b——为使用平面比色皿的光程长(cm)。

②圆形比色瓶(皿)：p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×b)。

式中各符号代表的意义与①相同。

公式的变化带来的是实验方式上的变化，从而实现能利用此公式生产用于现场检测的仪器，由于不需使用两个比色瓶，且比色瓶可重复使用，大大降低了使用成本。

①现场检测：

臭氧极为活泼，需在现场测定。测定臭氧国标使用“酸性靛蓝法”目前没有使用此方法现场测定臭氧的便携式测定仪。所以只能带回实验室检测，但是由于臭氧极为活泼变化极快，所以在实验室测得的数据无法真实反映水质臭氧含量。消毒效果无法保障。所以发明生产用于现场检测臭氧的仪器十分必要。

②使用成本低廉：

国外有生产这种适用于现场检测的基于国标“酸性靛蓝法”的便携式臭氧测定仪，比如哈希公司生产的DR890，配有检测臭氧的成品试剂及方法。大概使用步骤如下：用标配的真空安瓿瓶(内装试剂)取蒸馏水调零，在用另一真空安瓿瓶(内装试剂)取待测水样，放入DR890测定得到结果。由于使用的安瓿瓶即是装试剂用又当比色瓶，对此安瓿瓶的工艺要求非常高，并且只能一次性使用，故使用成本高昂，每测一个水样的试剂使用成本大概为20元。根据国标要求，对于这些消毒剂指标需每个小时检测一次，且需至少检测出厂水及管网水，这样的检测成本是国内任何一个水厂都无法承担的。而由于此公式的演变之后，可实现只利用一个比色屏(皿)，并且可重复使用。检测成本可降到国外成本的10％，甚至更低。

本发明是这样实现的，一种快速测定水中臭氧的方法，检测步骤为：

(1)、配制检测试剂，按重量比称取磷酸二氢钠和酸性靛蓝分别为755份和1份的细粉在混合缸中混合均匀后，按每包0.1克密封包装待用；

(2)、水样初次比色测定，在直径30mm的比色皿中加入12.5ml待测水样，加入一包步骤(1)中配制的检测试剂摇匀后，以蒸馏水作参比，在波长600nm下测量吸光度；

(3)、再次加入水样的比色测定，在上一步骤的含检测试剂和水样的比色皿中再加入12.5ml待测水样摇匀后，在波长600nm下测量吸光度；

(4)、利用公式p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×b)计算水样中的臭氧含量，式中：p——水样中臭氧的浓度，

A1——步骤(2)测得吸光度，

A2——步骤(3)测得吸光度。

b——此仪器使用的是3cm圆形比色瓶，b＝3。

为了使用自动化仪器进行测定，上述步骤(2)中作参比的蒸馏水的吸光度是在检测前测量好并贮存在仪器中的；步骤(4)的公式是贮存在仪器中的，其计算也是通过仪器内的处理器进行的，并直接将结果显示在仪器的显示屏上。

本发明还公开了一种利用上述方法快速测定水中臭氧的仪器，包括外壳和比色管，所述外壳内设置有与比色管配合的能固定比色管的比色管架，所述比色管架的两侧对应设置有光源和接收管，使从该光源发出的光能透过比色管被接收管接收到，所述外壳内固定设置有一带处理器的主板，主板上电连接有显示屏，所述外壳上设置有电连接在主板上的按键，光源和接收管都与主板电连接。

为了方便户外检测，在外壳内设置有为仪器供电的电池。

为了避免光线分解测定时水样中的臭氧，在外壳上设置有能遮挡住比色管在露在外壳外的光线的遮光罩。

作为一种优选方式，显示屏为LED屏。

作为一种优选方式，按键为贴膜按键。

作为一种优选方式，比色管架底部设置有起缓冲作用的杯垫。

本发明的由于采用把国标的复杂的算法简化，该算法简化之后使的计算十分简单，并能使得把该方法从手工方法或者复杂的仪器方法转变成简单的仪器方法。因此本发明具有检测步骤简单、不易出错、能使用自动化仪器测定臭氧的优点。

附图说明

图1为本发明快速测定水中臭氧的仪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种快速测定水中臭氧的仪器，包括外壳9和直径为30mm的比色管6，所述外壳9内设置有与比色管6配合的能固定比色管6的比色管架11，比色管架11底部设置有起缓冲作用的杯垫10，比色管架11的两侧对应设置有能发射波长600nm的光源7和接收管4，使从该光源7发出的波长600nm的光能透过比色管6被接收管4接收到，所述外壳9内固定设置有一带处理器的主板1，主板1上电连接有LED屏3，外壳9上设置有电连接在主板1上的贴膜按键2，光源7和接收管4都与主板1电连接，在外壳9内还设置有为仪器供电的电池8，在外壳9上设置有能遮挡住比色管6在露在外壳9外的光线的遮光罩5。

使用上述仪器快速测定水中臭氧的方法，检测步骤为：

(1)、配制检测试剂，按重量比称取磷酸二氢钠和酸性靛蓝分别为755份和1份的细粉在混合缸中混合均匀后，按每包0.1克密封包装待用；

(2)、水样初次比色测定，在直径30mm的比色管6中加入12.5ml待测水样，加入一包步骤(1)中配制的检测试剂摇匀后，按下贴膜按键2中的测定按键，光源7发出的波长600nm的光透过比色管6被接收管4接收到，并转换成数据贮存在主板1上；

(3)、再次加入水样的比色测定，在上一步骤的含检测试剂和水样的比色管6中再加入12.5ml待测水样摇匀后，再一次按下贴膜按键2中的测定按键，光源7发出的波长600nm的光透过比色管6被接收管4接收到，并转换成数据贮存在主板1上；

(4)、按下贴膜按键2中的确定按键，主板1利用公式p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×3)计算水样中的臭氧含量，

式中：p——水样中臭氧的浓度(mg/l)，

A1——步骤(2)测得吸光度，

A2——步骤(3)测得吸光度；

并直接将结果显示在仪器的LED屏3上。

以上是对本发明快速测定水中臭氧的方法及仪器进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快速测定水中臭氧的方法，其特征在于检测步骤为：

(1)、配制检测试剂，按重量比称取磷酸二氢钠和酸性靛蓝分别为755份和1份的细粉在混合缸中混合均匀后，按每包0.1克密封包装待用；

(2)、水样初次比色测定，在直径30mm的比色皿中加入12.5ml待测水样，加入一包步骤(1)中配制的检测试剂摇匀后，以蒸馏水作参比，在波长600nm下测量吸光度；

(3)、再次加入水样的比色测定，在上一步骤的含检测试剂和水样的比色皿中再加入12.5ml待测水样摇匀后，在波长600nm下测量吸光度；

(4)、利用公式p＝1.071×(A1—2A2)/(0.42×3)计算水样中的臭氧含量，式中：p——水样中臭氧的浓度(mg/l)，

A1——步骤(2)测得吸光度，

A2——步骤(3)测得吸光度。

2.根据权利要求1所述的快速测定水中臭氧的方法，其特征在于：步骤(2)中的作参比的蒸馏水的吸光度是在检测前测量好并贮存在仪器中的；步骤(4)的公式是贮存在仪器中的，其计算也是通过仪器内的处理器进行的，并直接将结果显示在仪器的显示屏上。

3.一种利用权利要求1或2所述的方法快速测定水中臭氧的仪器，包括外壳和比色管，其特征在于：所述外壳内设置有与比色管配合的能固定比色管的比色管架，所述比色管架的两侧对应设置有光源和接收管，使从该光 源发出的光能透过比色管被接收管接收到，所述外壳内固定设置有一带处理器的主板，主板上电连接有显示屏，所述外壳上设置有电连接在主板上的按键，光源和接收管都与主板电连接。

4.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述外壳内设置有为仪器供电的电池。

5.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述外壳上设置有能遮挡住比色管在露在外壳外的光线的遮光罩。

6.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述显示屏为LED屏。

7.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述按键为贴膜按键。

8.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述比色管架底部设置有起缓冲作用的杯垫。

9.根据权利要求4所述的快速测定水中臭氧的仪器，其特征在于：所述比色管的直径为30mm。 

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