作者:宋檢 時間:2022-10-18 來源:互聯網
色度是城鎮污水處理廠水質監測中一項基本控制指標,準確表征水體色度對有效控制水質受污染程度具有重要意義。根據是否去除濁度,可將水樣色度分為真色與表色。通常情況下,溶解性有色物質對污水色度的貢獻率為90%~95%,其余來自懸浮物和膠體[1]。色度測定的傳統分析方法主要有鉑鈷目視比色法、稀釋倍數法[2–3]。這兩種方法操作簡單,但在實際應用中均有不足之處。對于污水處理廠出口水樣存在濁度的干擾,通過人的主觀判斷,測定結果易存在較大誤差。利用雙波長分光光度法[4–5]克服濁度的干擾,在很大程度上可以消除人為誤差。分光光度法中使用的標準色階有鉑鈷色度標準液和鉻鈷色度標準液兩種[2],波長范圍通常選定在350~380nm近紫外光區內[6]。通過系列論證試驗,文獻[7–8]中所使用的方法測定結果均較準確,但都存在一定的偏向性,忽略了濁度對色度的干擾。筆者選用鉻–鈷標準液分別在350,540nm波長處測定色度,能很好地消除濁度的干擾,結果準確度較高,且操作簡便。
1實驗部分
1.1主要儀器與試劑
紫外–可見分光光度計:Cary50型,美國安捷倫科技有限公司;純水機:Milli-QAcademic型,美國Millipore公司;鉻鈷色度標準液:色度為500°,準確稱取(0.0874±0.0001)g重鉻酸鉀和(2.0000±0.0001)g的硫酸鈷(CoSO4·7H2O)溶于水中,加入濃硫酸1mL,加水定容至1000mL,混合均勻;濁度標準儲備液:400NTU,國家標準物質研究中心;濁度標準溶液:取10mL濁度標準儲備液,加水定容至100mL,混合均勻。
1.2實驗原理
近似地認為濁度的吸光度在一較小的波長范圍內不隨波長改變而改變。利用雙波長法的基本原理:共存干擾組分沒有吸收峰時,利用干擾組分在兩個波長下的吸光度之比求出K值,使干擾組分所產生的吸收差值ΔA=0,從而消除干擾。即ΔA與被測物濃度成正比,計算ΔA-cX的線性回歸方程,即可求得cX的值。
1.3標準曲線繪制
分別取500°鉻鈷色度標準溶液0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0mL于兩組50mL比色管中,其中一組依次加入濁度標準溶液0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,5.0,10.0,12.5mL,用純水稀釋至標線,搖勻。對應各比色管的色度分別為0,5,10,20,30,40,50,60,70°;濁度分別為0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0,4.0,8.0,10.0NTU。以純水為空白,縱坐標為吸光度,橫坐標為色度,測得吸光度繪制標準曲線,其中350nm波長測得吸光度–色度標準曲線為y=0.0019x+0.0006,相關系數r2=1,吸光度–色度(濁度)標準曲線為y=0.0018x-0.0006,相關系數r2=0.9998;在350,540nm波長處,濁度標準溶液的標準曲線分別為y=0.0053x+0.0005,y=0.002x+0.0004,相關系數r2分別為0.9996,0.9995。
1.4水樣的測定
取清潔水樣或污水處理廠二沉出水50mL于50mL比色管中,如水樣濁度干擾引起色度明顯變化,可經0.45μm濾膜過濾后測定。
2結果與討論
2.1測定波長的選擇
鉑鈷色度標準液在262nm處有*大吸收,與污水處理廠出水中所含的硝酸鹽氮在257nm處吸收曲線[9]部分重疊,從而干擾色度的測定,所以選擇鉻鈷色度標準液靠近可見光區且無干擾的350nm處作為測定主波長,又由于濁度標準液在波長420~700nm范圍內無吸收峰,且在波長540~650nm之間的吸光度變化不大(近似相等),而色度在此波長范圍下幾乎無吸收,可將540nm作為次波長。
2.2采用雙波長分光光度法檢測色度的公式推導
采用波長350,540nm分別對單一色度、單一濁度標準曲線以及色度–濁度混合標準曲線測定吸光度,結果見表1。由實際測得AR可知,在波長350nm處,當色度小于等于50°、濁度小于4NTU時,濁度色度混合產生的吸光度A近似等于濁度色度分別在350nm處產生的吸光度之和;當色度大于50°、濁度含量大于4NTU時,濁度色度混合產生的吸光度小于二者單獨產生的吸光度之和。這是因為隨著濁度的增大,散射作用的干擾,使得色度、濁度疊加吸光度逐漸降低。
利用系數倍數法[4]公式推導出K=A350濁/A540混,經過求平均值K.1.75推導出色度在350nm處的吸光度A350推導色與對應純色度A350色的差值——理論值AR,符合實際所測AR。表明利用K對色度在350nm處的吸光度進行校正(即有AA350KA540T=-),可克服一定濁度干擾,得到理想檢測效果。
2.3檢出限
分光光度法中以扣除空白值后的與0.01吸光度相對應的測度為檢出限。本法色度檢出限為5°。
2.4精密度試驗
取色度為25.0°的標準溶液,分別添加不同濃度的濁度標準液進行多次測定,比較結果的變化差異,結果如表2。3組測定結果的平均值與真實值之間的相對誤差*大為0.58%,平均偏差dmax=0.1457,標準偏差s=0.0772,表明測定結果重現性好,精密度高。
2.5準確度試驗
配制系列標準色度的試樣,由不同檢測人員分別用目視比色法和分光光度法測定試樣的色度,比較二者的準確度,實驗結果見表3。目視比色法測得的結果,相對誤差為–17%~0.71%,當水質濁度含量低于3NTU時,用分光光度法測得色度*大相對誤差為1.9%。目視測得水樣的色度隨水樣濁度增大而有所下降。由此可見,分光光度法與目視比色法相比,分光光度法測得的結果準確度高,操作簡單易行。
2.6水樣色度的測定
分取污水處理廠的生活污水處理出水,進行水樣精密度測試,測定結果見表4。按照文獻標準目視比色法和本分光光度法進行測定,比較原水與經過0.45μm過濾的水樣色度,結果見表5。
由表4可知,不同出水水樣經過7次重復測定,其色度相對標準偏差均小于1%,表明采用建立的雙波長分光光度法測定色度具有良好的重現性。由表5可知,水樣由于受濁度的干擾,目視法相對誤差比較大。但采用雙波長分光光度法比較經過濾作用的水樣色度與原水色度,所得結果較為一致,相對平均偏差*大為0.70%,*小為0.07%。這也可以說明污水廠出水可以不經過濾處理,直接使用分光光度法即可克服濁度干擾測得準確色度,大大減少了人為誤差。
3結論
(1)鉻鈷色標分光光度法比目視比色法測定色度準確度高、精密度好,操作簡單易行。(2)采用雙波長分光光度法檢測色度,并在適當的濁度范圍內有良好的線性和精密度,可以克服一定濁度的干擾,減小誤差,改善測定結果的準確度。
對濁度較清的水樣可直接采用分光光度法進行測定,克服濁度干擾,大大提高分析結果的準確度,有較強的適用性。
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