CN102928361B - 次溴酸与溴胺混合物分离检测方法 - Google Patents

次溴酸与溴胺混合物分离检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种次溴酸、溴胺混合物的分离检测方法，属于水质监测技术领域。本发明内容包括：（1）配制次溴酸和溴胺的混合溶液，并调节到适宜的pH值；（2）在次溴酸和溴胺的混合溶液中加入N,N-二乙基-1,4-苯二胺（DPD），并测出吸光度A1；（3）将一种反应药剂DMSO加入到次溴酸和溴胺的混合液中，并于室温下反应20min，消耗掉溶液中的次溴酸，再次利用DPD法，测出吸光度A2，并换算出溴胺浓度；（4）令A3=A1-A2，即可得到混合溶液中次溴酸的浓度。该发明具有分离率高、环境污染少、分离成本低、简单便捷等优点。

Description

次溴酸与溴胺混合物分离检测方法
技术领域
本发明涉及一种次溴酸与溴胺混合物分离检测方法，属于水质监测领域。
背景技术
随着饮用水处理技术的不断进步，人们开始越发关注饮用水的安全问题。饮用水处理的最后一步——消毒是保证水质至关重要的步骤。臭氧消毒具有全方位快速高效、二次污染小、操作方便等优势。然而，随着对臭氧消毒法的深入研究，人们也发现其潜在的缺陷。含溴水的臭氧消毒工艺容易产生较高含量的潜在致癌物溴酸盐（BrO3 -），因此抑制副产物溴酸盐的生成是至关重要的。
经过长期的研究发现，在水中投加氨氮可以有效的抑制溴酸盐的产生，其抑制机理如下：臭氧与溴离子反应的过程中产生中间产物HOBr/BrO-，氨可和HOBr反应生成溴胺。由此，可以认为氨通过消化中间产物HOBr抑制了溴酸盐生成反应的进行。但是，目前为止，并没有文献提到可将次溴酸和溴胺完全分离和定量，所以该理论也尚处于猜测之中。
因此开发一种分离率高、环境污染少、分离成本低、简单便捷的分离检测方法是十分重要的。这有助于推动有关氨氮抑制溴酸盐研究的进一步进行，拓宽该领域的理论认识，对实际操作也有一定的指导意义。
发明内容
一种次溴酸和溴胺混合物的分离检测方法，包括以下步骤：
（1）    配制次溴酸和溴胺的混合溶液，其中次溴酸和溴胺的质量比为10:1，并将溶液的pH值调节到6.5～7.0。利用DPD（N,N-二乙基-1,4-苯二胺）分光光度法测出吸光度A1；
（2）    在次溴酸和溴胺混合溶液中加入适量的二甲亚砜溶液（DMSO），其中加入的二甲亚砜浓度按照DMSO:Br=10:1来确定。溶液在室温下反应20min，使次溴酸被充分消耗掉，然后利用DPD分光光度法测出吸光度A2，即可换算出混合溶液中溴胺的浓度。令A3= A1- A2，即可得到混合溶液中次溴酸的浓度；
（3）    在利用吸光度换算浓度时，首先用DPD分光光度法绘制自由氯的标准曲线，然后将步骤（1）、（2）测出的吸光度换算成自由氯的浓度，再根据自由氯的浓度换算出自由溴的浓度，实验中溴胺以及次溴酸的浓度都以自由溴计。
步骤（1）中溴胺溶液的制备过程是次溴酸和氯化铵溶液按照N:Br=10:1的比例混合，其中氯化铵溶液是用pH=6.98的磷酸缓冲溶液稀释而得的。
本发明提供的次溴酸和溴胺混合物的分离检测方法，利用在中性条件下，二甲基亚砜可将溶液中的次溴酸完全反应掉而不与溴胺发生反应的特性，分步实现次溴酸和溴胺的分离以及定量检测。鉴于次溴酸和溴胺都可与N,N-二乙基-1,4-苯二胺（DPD）发生反应，所以分离前后有关吸光度的测定均使用DPD法。该发明具有分离率高、环境污染少、分离成本低、简单便捷等优点。
附图说明
图1是本发明的全波长扫描图，曲线1是次溴酸、溴胺和DPD反应后产生的吸收光谱，曲线2是溴胺与DPD反应后的吸收光谱。
图2是本发明次溴酸和溴胺混合物的分离检测方法中DMSO浓度对测定结果的影响。
图3是本发明次溴酸和溴胺混合物的分离检测方法中反应时间对测定结果的影响。
图4是本发明次溴酸和溴胺混合物的分离检测方法中反应pH值对测定结果的影响。
具体实施方式
实施例
（1）    配制次溴酸和溴胺的混合溶液，其中次溴酸和溴胺的质量比为10:1，并将溶液的pH值调节到6.5～7.0。利用DPD（N,N-二乙基-1,4-苯二胺）分光光度法测出吸光度A1；
（2）    在次溴酸和溴胺混合溶液中加入适量的二甲亚砜溶液（DMSO），其中加入的二甲亚砜浓度按照DMSO:Br=10:1来确定。溶液在室温下反应20min，使次溴酸被充分消耗掉，然后利用DPD分光光度法测出吸光度A2，即可换算出混合溶液中溴胺的浓度。令A3= A1- A2，即可得到混合溶液中次溴酸的浓度；
（3）    在利用吸光度换算浓度时，首先用DPD分光光度法绘制自由氯的标准曲线，然后将步骤（1）、（2）测出的吸光度换算成自由氯的浓度，再根据自由氯的浓度换算出自由溴的浓度，实验中溴胺以及次溴酸的浓度都以自由溴计。
步骤（1）中溴胺溶液的制备过程是次溴酸和氯化铵溶液按照N:Br=10:1的比例混合，其中氯化铵溶液是用pH=6.98的磷酸缓冲溶液稀释而得的。
有关本发明的试验方法及结果分析
一、            主要仪器及试剂
紫外-可见分光光度计：UV-5300型，上海元析仪器有限公司；
恒温磁力搅拌器：94-2型，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司；
pH计：FE20型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司；
次溴酸溶液：冰浴中使用AgNO3溶液滴定红棕色溴水，直至无色，过滤，冷藏待用；
溴胺溶液：次溴酸和氯化铵溶液按照N:Br=10:1的比例混合，其中氯化铵溶液是用pH=6.98
的磷酸缓冲溶液稀释而得的。
磷酸缓冲溶液：pH=6.98，0.1mol/L
以上试剂为分析纯，实验用水为超纯水。
二、            测定步骤：
（1）分别配制相同浓度的次溴酸和溴胺溶液，投加二甲基亚砜（DMSO）使其在这两种溶液中的浓度相等。变化投加量使DMSO:Br的比例不同，观察反应结果，最终确定DMSO:Br=10为最适比例。在相同条件下， 确保DMSO:Br的比例不变，做反应时间（0～60min）的梯度曲线，确定最佳的反应时间为20min。与此同时，变换溶液的pH值，分别为5.60、6.98、9.18，实验结果表明最适pH值为6.98。
（2）配制次溴酸和溴胺的混合溶液，其中次溴酸和溴胺的质量比为10:1，溶液pH值为6.98。利用DPD（N,N-二乙基-1,4-苯二胺）分光光度法测出吸光度A1；
（3）在次溴酸和溴胺混合溶液中加入过量的二甲亚砜溶液（DMSO），室温下反应20min，使次溴酸被充分消耗掉，然后遵循步骤（2）中的方法测出吸光度A2，即可换算出混合溶液中溴胺的浓度。令A3= A1- A2，即可得到混合溶液中次溴酸的浓度；
（4）在利用吸光度换算浓度时，首先用DPD分光光度法绘制自由氯的标准曲线，然后将步骤（2）、（3）测出的吸光度换算成自由氯的浓度，再根据自由氯的浓度换算出自由溴的浓度，实验中溴胺以及次溴酸的浓度都以自由溴计。
三：实验结果分析
1 二甲基亚砜最佳投加量确定
如图2，分别在次溴酸和溴胺溶液中加入不同浓度的二甲基亚砜（DMSO)溶液。次溴酸与二甲基亚砜（DMSO）反应剧烈，当DMSO:Br=10时，反应基本趋于平衡，反应率达到96.62%。相比之下，溴胺的反应较慢，当DMSO:Br=10时，反应率仅为11.41%，随后反应率随着比例呈增加趋势。所以，本发明最终确定加入的二甲亚砜浓度按照DMSO:Br=10:1来投加。
2 最佳反应时间确定
如图3，分别在次溴酸和溴胺溶液中加入相同浓度的二甲基亚砜（DMSO)溶液。次溴酸和溴胺的反应率都随着时间逐渐增加，当反应时间为20min时，次溴酸的反应率为87.2%，溴胺的反应率为15.9%。为了尽量减少溴胺的反应量，本发明最终确定最佳的反应时间为20min。
3 最佳反应pH确定
如图4，分别在次溴酸和溴胺溶液中加入相同浓度的二甲基亚砜（DMSO)溶液，并使其反应时间相同。从图中可以看出，pH值越大，反应率越小，但是碱性条件不适宜应用DPD
法，所以，本发明最终确定最适pH为6.98。
综上所示，利用DMSO分离测定溴胺和次溴酸方法的优化条件为：pH=6.98；摩尔比DMSO:Br= 反应时间为20min。
4 次溴酸和溴胺混合溶液分析结果
从图1可以看出，投加二甲基亚砜（DMSO）前后，混合溶液在510nm下的吸光度有明显的不同，并且曲线形状不随DMSO的投加而发生改变。这说明，二甲基亚砜能有效地分离次溴酸和溴胺，并且我们可以通过吸光度值确定次溴酸和溴胺的浓度，达到定量分离检测的目的。

Claims (2)

1.一种次溴酸与溴胺混合物分离检测方法，其特征在于具有以下的步骤：
（1）配制次溴酸和溴胺的混合溶液，其中次溴酸和溴胺的质量比为10:1，并将溶液的pH值调节到6.5～7.0；利用DPD（N,N-二乙基-1,4-苯二胺）分光光度法测出吸光度A1；
（2）在次溴酸和溴胺混合溶液中加入适量的二甲亚砜溶液（DMSO），其中加入的二甲亚砜浓度按照DMSO:Br=10:1来确定；溶液在室温下反应20min，使次溴酸被充分消耗掉，然后利用DPD分光光度法测出吸光度A2，即可换算出混合溶液中溴胺的浓度；令A3= A1- A2，即可得到混合溶液中次溴酸的浓度；
（3）在利用吸光度换算浓度时，首先用DPD分光光度法绘制自由氯的标准曲线，然后将步骤（1）、（2）测出的吸光度换算成自由氯的浓度，再根据自由氯的浓度换算出自由溴的浓度，实验中溴胺以及次溴酸的浓度都以自由溴计。
2.根据权利要求1所述的次溴酸与溴胺混合物分离检测方法，其特征在于：步骤（1）溴胺溶液的制备过程是次溴酸和氯化铵溶液按照N:Br=10:1的比例混合，其中氯化铵溶液是用pH=6.98的磷酸缓冲溶液稀释而得的。
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