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双波长分光光度法消除浊度对水中色度测定影响的研究

发布时间:2014-05-14 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1227

色度是城镇污水处理厂水质监测中一项基本控制指标,准确表征水体色度对有效控制水质受污染程度具有重要意义。根据是否去除浊度,可将水样色度分为真色与表色。通常情况下,溶解性有色物质对污水色度的贡献率为90%~95%,其余来自悬浮物和胶体[1]。色度测定的传统分析方法主要有铂钴目视比色法、稀释倍数法[2–3]。这两种方法操作简单,但在实际应用中均有不足之处。对于污水处理厂出口水样存在浊度的干扰,通过人的主观判断,测定结果易存在较大误差。利用双波长分光光度法[4–5]克服浊度的干扰,在很大程度上可以消除人为误差。分光光度法中使用的标准色阶有铂钴色度标准液和铬钴色度标准液两种[2],波长范围通常选定在350~380nm近紫外光区内[6]。通过系列论证试验,文献[7–8]中所使用的方法测定结果均较准确,但都存在一定的偏向性,忽略了浊度对色度的干扰。笔者选用铬–钴标准液分别在350,540nm波长处测定色度,能很好地消除浊度的干扰,结果准确度较高,且操作简便。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

紫外–可见分光光度计:Cary50型,美国安捷伦科技有限公司;纯水机:Milli-QAcademic型,美国Millipore公司;铬钴色度标准液:色度为500°,准确称取(0.0874±0.0001)g重铬酸钾和(2.0000±0.0001)g的硫酸钴(CoSO4·7H2O)溶于水中,加入浓硫酸1mL,加水定容至1000mL,混合均匀;浊度标准储备液:400NTU,国家标准物质研究中心;浊度标准溶液:取10mL浊度标准储备液,加水定容至100mL,混合均匀。

1.2实验原理

近似地认为浊度的吸光度在一较小的波长范围内不随波长改变而改变。利用双波长法的基本原理:共存干扰组分没有吸收峰时,利用干扰组分在两个波长下的吸光度之比求出K值,使干扰组分所产生的吸收差值ΔA=0,从而消除干扰。即ΔA与被测物浓度成正比,计算ΔA-cX的线性回归方程,即可求得cX的值。

1.3标准曲线绘制

分别取500°铬钴色度标准溶液0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0mL于两组50mL比色管中,其中一组依次加入浊度标准溶液0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,5.0,10.0,12.5mL,用纯水稀释至标线,摇匀。对应各比色管的色度分别为0,5,10,20,30,40,50,60,70°;浊度分别为0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0,4.0,8.0,10.0NTU。以纯水为空白,纵坐标为吸光度,横坐标为色度,测得吸光度绘制标准曲线,其中350nm波长测得吸光度–色度标准曲线为y=0.0019x+0.0006,相关系数r2=1,吸光度–色度(浊度)标准曲线为y=0.0018x-0.0006,相关系数r2=0.9998;在350,540nm波长处,浊度标准溶液的标准曲线分别为y=0.0053x+0.0005,y=0.002x+0.0004,相关系数r2分别为0.9996,0.9995。

1.4水样的测定

取清洁水样或污水处理厂二沉出水50mL于50mL比色管中,如水样浊度干扰引起色度明显变化,可经0.45μm滤膜过滤后测定。

2结果与讨论

2.1测定波长的选择

铂钴色度标准液在262nm处有最大吸收,与污水处理厂出水中所含的硝酸盐氮在257nm处吸收曲线[9]部分重叠,从而干扰色度的测定,所以选择铬钴色度标准液靠近可见光区且无干扰的350nm处作为测定主波长,又由于浊度标准液在波长420~700nm范围内无吸收峰,且在波长540~650nm之间的吸光度变化不大(近似相等),而色度在此波长范围下几乎无吸收,可将540nm作为次波长。

2.2采用双波长分光光度法检测色度的公式推导

采用波长350,540nm分别对单一色度、单一浊度标准曲线以及色度–浊度混合标准曲线测定吸光度,结果见表1。由实际测得AR可知,在波长350nm处,当色度小于等于50°、浊度小于4NTU时,浊度色度混合产生的吸光度A近似等于浊度色度分别在350nm处产生的吸光度之和;当色度大于50°、浊度含量大于4NTU时,浊度色度混合产生的吸光度小于二者单独产生的吸光度之和。这是因为随着浊度的增大,散射作用的干扰,使得色度、浊度叠加吸光度逐渐降低。

利用系数倍数法[4]公式推导出K=A350浊/A540混,经过求平均值K.1.75推导出色度在350nm处的吸光度A350推导色与对应纯色度A350色的差值——理论值AR,符合实际所测AR。表明利用K对色度在350nm处的吸光度进行校正(即有AA350KA540T=-),可克服一定浊度干扰,得到理想检测效果。

2.3检出限

分光光度法中以扣除空白值后的与0.01吸光度相对应的测度为检出限。本法色度检出限为5°。

2.4精密度试验

取色度为25.0°的标准溶液,分别添加不同浓度的浊度标准液进行多次测定,比较结果的变化差异,结果如表2。3组测定结果的平均值与真实值之间的相对误差最大为0.58%,平均偏差dmax=0.1457,标准偏差s=0.0772,表明测定结果重现性好,精密度高。

2.5准确度试验

配制系列标准色度的试样,由不同检测人员分别用目视比色法和分光光度法测定试样的色度,比较二者的准确度,实验结果见表3。目视比色法测得的结果,相对误差为–17%~0.71%,当水质浊度含量低于3NTU时,用分光光度法测得色度最大相对误差为1.9%。目视测得水样的色度随水样浊度增大而有所下降。由此可见,分光光度法与目视比色法相比,分光光度法测得的结果准确度高,操作简单易行。

2.6水样色度的测定

分取污水处理厂的生活污水处理出水,进行水样精密度测试,测定结果见表4。按照文献标准目视比色法和本分光光度法进行测定,比较原水与经过0.45μm过滤的水样色度,结果见表5。

由表4可知,不同出水水样经过7次重复测定,其色度相对标准偏差均小于1%,表明采用建立的双波长分光光度法测定色度具有良好的重现性。由表5可知,水样由于受浊度的干扰,目视法相对误差比较大。但采用双波长分光光度法比较经过滤作用的水样色度与原水色度,所得结果较为一致,相对平均偏差最大为0.70%,最小为0.07%。这也可以说明污水厂出水可以不经过滤处理,直接使用分光光度法即可克服浊度干扰测得准确色度,大大减少了人为误差。

3结论

(1)铬钴色标分光光度法比目视比色法测定色度准确度高、精密度好,操作简单易行。(2)采用双波长分光光度法检测色度,并在适当的浊度范围内有良好的线性和精密度,可以克服一定浊度的干扰,减小误差,改善测定结果的准确度。

(3)对浊度较清的水样可直接采用分光光度法进行测定,克服浊度干扰,大大提高分析结果的准确度,有较强的适用性。

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