二氧化氯DPD現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法的影響因素及檢測(cè)常見問題

(深圳水務(wù)集團(tuán)深圳市蓮塘供水服務(wù)有限公司，深圳 518000)

二氧化氯DPD現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法的影響因素及檢測(cè)常見問題

曾文院

(深圳水務(wù)集團(tuán)深圳市蓮塘供水服務(wù)有限公司，深圳 518000)

二氧化氯是一種應(yīng)用廣泛的強(qiáng)氧化性消毒劑，自來水廠的出廠水中二氧化氯余量目前一般都是采用GB/T 5750-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法—現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法(DPD法)進(jìn)行檢測(cè)。本文對(duì)二氧化氯DPD現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法的影響因素進(jìn)行了研究，對(duì)檢測(cè)常見問題進(jìn)行了分析探討并指出操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，對(duì)提高二氧化氯檢測(cè)的準(zhǔn)確性，判定飲用水中二氧化氯消毒劑余量是否符合國標(biāo),對(duì)指導(dǎo)自來水廠二氧化氯投加量有著重要意義。

二氧化氯 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 影響因素 準(zhǔn)確性

二氧化氯是一種高效廣譜消毒劑，具有強(qiáng)大的氧化作用，其殺菌效果比含氯消毒劑高2.5倍，有效氯含量為263%[1]，因其良好的性能，被廣泛應(yīng)用于水處理等行業(yè)。二氧化氯作為一個(gè)國標(biāo)規(guī)定的生活飲用水水質(zhì)常規(guī)日檢項(xiàng)目，如何快速準(zhǔn)確地分析出出廠水中二氧化氯的含量，對(duì)保障飲用水安全有著重要意義。

二氧化氯性質(zhì)非常活潑，在水中的穩(wěn)定性受pH、光照、溫度等因素影響，為了準(zhǔn)確測(cè)定水中二氧化氯含量，應(yīng)了解二氧化氯在水中的特性外，還應(yīng)有檢測(cè)過程中的一些注意事項(xiàng)，如操作細(xì)節(jié)，試劑情況，采樣等，以下對(duì)二氧化氯自身特性及檢測(cè)注意事項(xiàng)作了研究。

1 影響二氧化氯穩(wěn)定性的幾種常見因素

1.1 pH

二氧化氯(ClO2)在水溶液中極易歧化分解為其它的氯氧化物組分，因此其在常規(guī)水溶液中的穩(wěn)定性不夠理想。ClO2在堿性水溶液中歧化產(chǎn)物主要是ClO2-和ClO3-[2]：

2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O

(1)

在酸性水溶液中歧化產(chǎn)物主要是ClO3-和Cl2：

5ClO2+2H2O=4ClO3-+1/2Cl2+4H+

(2)

ClO2在堿性溶液中的歧化反應(yīng)遠(yuǎn)比在酸性溶液中進(jìn)行的快。在常溫和避光條件下，對(duì)不同pH值的ClO2水溶液的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果見圖1[3]。

圖1 pH值對(duì)二氧化氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

1.2 光照

ClO2分子結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，在光照條件下極易分解，主要生成亞氯酸根(ClO2-)和氯酸跟(ClO3-)，當(dāng)有陽光直接照射時(shí)，這種反應(yīng)將會(huì)十分強(qiáng)烈,甚至可使ClO2全部歧化成ClO2-、ClO3-和Cl-等。光照條件是二氧化氯穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素[3](圖2)。

圖2 光照對(duì)二氧化氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

1.3 溫度

二氧化氯的穩(wěn)定性與溫度有直接關(guān)系。有實(shí)驗(yàn)表明常溫避光條件下不同質(zhì)量濃度的ClO2水溶液的衰減情況如圖3。

圖3 室溫下不同時(shí)間二氧化氯質(zhì)量濃度的變化

低溫避光條件下不同質(zhì)量濃度的ClO2水溶液的衰減情況如圖4。

圖4 低溫下不同時(shí)間二氧化氯質(zhì)量濃度的變化

由此可知，二氧化氯的穩(wěn)定性與溫度有直接關(guān)系，存放溫度越低二氧化氯質(zhì)量濃度下降越小。在較高溫度條件下ClO2會(huì)產(chǎn)生歧化現(xiàn)象，生成大量ClO3-和Cl-，從而使部分ClO2消耗掉，導(dǎo)致其質(zhì)量濃度下降，從而影響二氧化氯溶液的穩(wěn)定性[3]。

1.4 二氧化氯的自身揮發(fā)或轉(zhuǎn)化

二氧化氯在pH2～9條件下以溶解氣體的形式存在于水中，因此二氧化氯極易逸出于水而使水中二氧化氯含量減少由于二氧化氯以氣體形式存在于水中，因此當(dāng)水發(fā)生震蕩有波動(dòng)時(shí)，二氧化氯易逸出于水，導(dǎo)致水中的二氧化氯含量減少。

2 二氧化氯檢測(cè)常見問題及操作注意事項(xiàng)

2.1 二氧化氯檢測(cè)結(jié)果呈正偏離

2.1.1 水中存在對(duì)DPD法有干擾的物質(zhì)

DPD現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法檢測(cè)二氧化氯的原理是水中的二氧化氯與DPD試劑反應(yīng)顯紅色，甘氨酸將水中的氯離子轉(zhuǎn)化為氯化氨基乙酸而不干擾二氧化氯的測(cè)定。這種方法對(duì)二氧化氯并不是唯一特異性的方法，水中的余氯、氧化態(tài)錳、鉻等氧化性物質(zhì)均會(huì)導(dǎo)致DPD試劑顯色，從而影響二氧化氯的檢測(cè)結(jié)果。

正確的操作是在檢測(cè)時(shí)加入甘氨酸試劑后待其完全溶解，然后再加入DPD試劑反應(yīng)顯色，以去除干擾。

2.1.2 檢測(cè)試劑的影響

DPD現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法檢測(cè)二氧化氯時(shí)采用的試劑為甘氨酸和DPD試劑，而試劑的質(zhì)量狀態(tài)容易受保存條件的影響，若試劑保存條件不恰當(dāng)易導(dǎo)致試劑變質(zhì)或受潮，從而影響二氧化氯的檢測(cè)。試劑正常顏色為白色或灰色，變質(zhì)之后會(huì)變成褐色甚至是黑色，試劑的正確保存方法是在常溫陰涼通風(fēng)處存放，建議干燥器中保存。

2.1.3 測(cè)試時(shí)間的影響

DPD試劑由于自身不穩(wěn)定，加入顯色劑后，隨時(shí)間增加，其自身會(huì)呈現(xiàn)紅色，如不注意則會(huì)造成結(jié)果與真實(shí)值的正偏離。

建議加入DPD試劑后1min左右完成檢測(cè)。

2.1.4 操作過程中的影響

測(cè)試過程中劇烈搖晃使水樣產(chǎn)生氣泡，或者加入顯色劑后未完全溶解的試劑固體顆粒漂浮在比色瓶中未沉降到比色瓶底部，干擾了檢測(cè)比色，導(dǎo)致最終二氧化氯的檢測(cè)結(jié)果偏大。

建議搖晃的動(dòng)作不能劇烈，搖完后靜置十幾秒，這樣氣泡會(huì)散去，未完全溶解的試劑會(huì)沉到底部而不影響檢測(cè)。

2.2 二氧化氯檢測(cè)數(shù)據(jù)偏低或不穩(wěn)定

由于二氧化氯的化學(xué)性質(zhì)極其活潑，且以氣體狀態(tài)溶于水中，因此不恰當(dāng)?shù)娜邮窃斐啥趸葯z測(cè)不穩(wěn)定或結(jié)果錯(cuò)誤的主要原因。

2.2.1 取樣不具有代表性

在實(shí)際采樣操作中，會(huì)有從水龍頭直接采樣的情況，實(shí)際上在這種情況下，采集的樣品是不具有代表性的。因?yàn)槿绻堫^沒有一直是打開狀態(tài)的話水龍頭中的水很有可能是幾個(gè)小時(shí)之前或者是過夜的水，這時(shí)候測(cè)得的二氧化氯數(shù)值并不能代表當(dāng)前水中的二氧化氯含量；另外從水龍頭直接取得的水樣易處于波動(dòng)狀態(tài)，由于二氧化氯氣體易揮發(fā)的特性，此方式采集的水樣會(huì)造成測(cè)試結(jié)果偏低甚至為零。

正確的操作方式是采樣前將水龍頭開至最大，讓水持續(xù)流出至少10min，并且用采樣瓶進(jìn)行采樣，確保采集的水樣具有代表性。

2.2.2 采樣容器的影響

采樣容器的影響主要是采樣時(shí)采樣瓶未清洗干凈或使用塑料采樣瓶進(jìn)行采樣。二氧化氯具有極強(qiáng)的氧化性，易與還原性物質(zhì)反應(yīng)，采樣瓶未清洗干凈或使用塑料采樣瓶采樣時(shí)水中的二氧化氯會(huì)與瓶中的雜質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)消耗部分二氧化氯，從而導(dǎo)致二氧化氯檢測(cè)結(jié)果偏低。

建議使用清洗干凈的玻璃采樣瓶進(jìn)行采樣。

2.2.3 采樣操作的影響

采樣時(shí)操作不正確，讓水流迅速?zèng)_入采樣瓶。水流迅速?zèng)_入采樣瓶產(chǎn)生的氣泡會(huì)帶走一部分二氧化氯氣體，從而造成檢測(cè)結(jié)果偏低。

建議取樣時(shí)將水龍頭關(guān)小，讓水流緩慢流入到采樣瓶中。

2.2.4 水樣采集后未避光靜置

由于二氧化氯遇光易分解且隨著時(shí)間延長二氧化氯自身會(huì)不斷轉(zhuǎn)化，水樣采集后應(yīng)避光靜置5min待水樣穩(wěn)定后立即進(jìn)行測(cè)試[4]。

3 二氧化氯水樣的采集與測(cè)試

鑒于二氧化氯性質(zhì)活潑，正確的采集水樣是獲得準(zhǔn)確的二氧化氯測(cè)試結(jié)果的前提保障，采集水樣時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)[4]：

(1)使用清洗干凈的玻璃采樣瓶進(jìn)行采樣；

(2)取樣前將水龍頭開至最大讓水放流10min，確保水樣具有代表性；

(3)取樣時(shí)將水龍頭關(guān)小，讓水流緩慢流入到采樣瓶中并充滿，避免迅速?zèng)_入采樣瓶產(chǎn)生氣泡；

(4)采樣瓶中充滿水樣后繼續(xù)讓水溢留幾分鐘，蓋上蓋子并迅速避光靜置5min，待水樣穩(wěn)定立即測(cè)定。

測(cè)試二氧化氯時(shí)的操作要點(diǎn)：

(1)測(cè)試前用澄清的待測(cè)水樣進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零成功后方可進(jìn)行下一步；

(2)調(diào)零時(shí)比色瓶應(yīng)擦拭干凈，擦拭時(shí)必須用特別柔的紙或棉布以防止劃傷比色瓶；

(3)加入甘氨酸試劑必須使其完全溶解，溶解時(shí)可旋轉(zhuǎn)搖晃比色瓶，避免劇烈震蕩水樣；

(4)待甘氨酸試劑完全溶解后再加入DPD試劑，搖勻時(shí)同樣避免劇烈震蕩水樣；

(5)DPD試劑混勻后比色瓶應(yīng)靜置15s，排除氣泡、使不溶物沉至底部，避免氣泡或固體顆粒影響比色；

(6)加入DPD試劑后應(yīng)在1min左右完成檢測(cè)；

(7)測(cè)試結(jié)束，應(yīng)立即洗凈比色瓶，以避免長時(shí)間使用后顏色附著在比色瓶?jī)?nèi)壁。

二氧化氯測(cè)試注意事項(xiàng)：

(1)為保證測(cè)量精度，調(diào)零與測(cè)量樣品應(yīng)使用同一比色瓶；

(2)水樣中二氧化氯含量越多，加入試劑后紅色越深；

(3)源水中可能存在一些氧化性物質(zhì)，可能會(huì)有假陽性出現(xiàn)；

(4)比色時(shí)應(yīng)防止雜散光進(jìn)入儀器；

(5)DPD方法顯色劑產(chǎn)生的顏色不穩(wěn)定，會(huì)隨著放置時(shí)間逐漸變深，因此DPD試劑完全溶解后應(yīng)在1分鐘左右進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié)論

二氧化氯是一種非常活潑的物質(zhì)，如何快速準(zhǔn)確地測(cè)試出出廠水中二氧化氯的含量，對(duì)保障飲用水安全有著重要意義。了解二氧化氯的特性以及二氧化氯檢測(cè)的影響因素并能準(zhǔn)確的分析判斷，正確采集水樣及規(guī)范操作，對(duì)獲得準(zhǔn)確的二氧化氯測(cè)試結(jié)果有著重要作用。

[1]劉南, 熊鴻燕. 二氧化氯消毒研究進(jìn)展[J]. 重慶醫(yī)學(xué), 2005, 34(3):449-451.

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[4]曹青. 取樣對(duì)自來水出廠水二氧化氯檢測(cè)的影響[J]. 分析儀器, 2017，(1):70-72.

2017-06-06

曾文院，男，1973年出生，本科，給排水專業(yè)，1997年至今一直在深圳水務(wù)集團(tuán)從事供水生產(chǎn)保障工作，E?mail：756808282@qqcom。

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可用于裂痕探測(cè)、材料性能分析等領(lǐng)域的中子成像檢測(cè)，由于彌補(bǔ)了X射線等其他無損檢測(cè)方式的不足，正廣泛用于重大裝備制造領(lǐng)域。但由于傳統(tǒng)的中子成像檢測(cè)設(shè)備自身體積較大，難以對(duì)大型、超大型裝備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)?？梢苿?dòng)式中子成像檢測(cè)儀，由小型加速器中子源、準(zhǔn)直屏蔽系統(tǒng)、樣品承載系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及氚凈化處理系統(tǒng)等組成。設(shè)備長6米，占地面積20平方米，僅一個(gè)房間大??； 總重3.5噸，可由一到

兩輛集裝箱貨車運(yùn)輸。對(duì)核心的小型加速器中子源，研究團(tuán)隊(duì)采用整體小型化和集成化設(shè)計(jì)思路，對(duì)離子源、高壓電源及加速管等關(guān)鍵部件進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和研制，滿足了中子成像檢測(cè)對(duì)加速器中子源小型化和高產(chǎn)額的應(yīng)用需求。該儀器的成功研制，帶動(dòng)了高產(chǎn)額小型加速器設(shè)計(jì)制造、中子探測(cè)技術(shù)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片、航天火工品的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步，打破了國外對(duì)這種廣泛用于核能、航空航天等高端領(lǐng)域特種檢測(cè)設(shè)備的封鎖。目前該設(shè)備已在航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片殘余型芯檢測(cè)及航天火工品系列產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中得到了成功應(yīng)用。(科技日?qǐng)?bào))

InfluencingfactorsofchlorinedioxideDPDon-sitedetectionmethodandcommonproblemsindetection.

ZengWenyuan

(ShenzhenLiantangWaterSupplyServiceCo.Ltd. ,ShenzhenWaterGroupCo.Ltd. ,Shenzhen518000,China)

Chlorine dioxide is a strong and oxidizing disinfectant. Based on GB/T 5750-2006StandardExaminationMethodsforDrinkingWater—SiteMeasurementMethod(DPD method), we studied the influencing factors of chlorine dioxide DPD on-site detection method, and discussed the common problems in detection.

chlorine dioxide, on-site detection, influencing factors, accuracy

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.018