折点加氯消毒实验

水中含有氨氮和其它消耗氯的物质时，投氯量与余氯量的关系见图。

图中OA段投氯量太少，故余氯量为0，AB段的余氯主要为一氯胺，BC段随着投氯量的
增加，氯胺与次氯峻作用，一部分成为二氯胺（见图），还有部分反应如下式：
反应结果，BC段一氯胺及余氯(即总余氯)均逐渐减少，二氯胺逐渐增加。

C点余氯值最少，称为折点。

C点后出现三氯胺和游离性氯。

按大于出现折点的量来投氯称折点加氯。

折点加氯优点：①可以去除水中大多数产生臭味的物质；②有游离性余氯．消毒效果较好。

图中曲线的形状和接触时间有关，接触时间越长，氧化程度就深一些，化合性余氯则少一些，折点的余氯有可能接近于零。

此时折点加氯的余氯几乎全是游离性余氯。

折点加氯除氨氮，折点加氯一般氯比氮是10:1左右，pH控到7左右。

成本高、效果差。

/吹脱法适用于
高浓度氨氮系统，折点加氯适用于低浓度氨氮系统。

余氯（m g /L ）
折点加氯消毒实验
经过混凝沉淀、澄清、过滤等水质净化过程，水中大部分悬浮物质已被去除，但是还有一定数量的微 生物，包括对人体有害的病原菌仍在水中，常采用消毒方法来杀死这些致病微生物。

氯消毒广泛用于给水处理和污水处理。

由于不少水源受到不同程度的污染，水中含有一定浓度的氨氮， 掌握折点加氯消毒的原理及其实验技术，对解决受污染水源的消毒问题，很有必要。

一、目的
1、 了解氯消毒的基本原理。

2、 掌握加氯量，需氯量的计算方法。

3、 掌握氯氨消毒的基本方法。

二、原理 氯气和漂白粉加入水中后发生如下反应：
Cl 2+H 2O=HOCl+HCl
（5-1） 2Ca （OCl ）2+2H 2O=2HOCl+Ca(OH)2+CaCl 2 （5-2） HOCl=H ++OCl
—
（5-3）
次氯酸和次氯酸根均有消毒作用，但前者消毒效果较好，因细菌表面带负电，而 HOCl 是中性分子，可以扩散到细菌内部破坏细菌的酶系统，妨碍细菌的新陈代谢，导致细菌的死亡。

如果水中没有细菌、氨、有机物和还原性物质，则投加在水中的氯全部以自由氯形式存在，即余氯量=加氯量
由于水中存在有机物及相当数量的氨氮化合物，它们性质很不稳定，常发生化学反应逐渐转变为氨，氨在水中是游离状态或以铵盐形式存在。

加氯后，氯与氨必生成“化合性”氯，同样也起消毒作用。

根据 水中氨的含量，pH 值高低及加氯量多少、加氯量与剩余氯量的关系，将出现四个阶段，即四个区间。

图 5-1 折点加氯曲线
第一区 OA 段：表示水中杂质把氯消耗光，余氯量为零，消毒效果不可靠。

第二区 AH 段：加氯量增加后，水中有机物等被氧化殆尽，出现化合性余氯，反应式为：
NH 3+HClO=NH 2Cl+H 2O （5-4） NH 2Cl+HClO=NHCl 2+H 2O
（5-5）
若氨与氯全部生成 NH 2Cl 则投加氯气用量是氨的 4.2 倍，水中 pH<6.5 时主要生成 NHCl 2。

第三区 HB 段：投加的氯量不仅生成 2、NCl 3，同时还发生下列反应：
2NH 2Cl+HOCl
+3HCl+H 2O
（5-6）
结果使氨氮被氧化生成一些不起消毒作用的化合物，余氯逐渐减少最后到最低的折点 B 。

第四区 BC 段：继续增加加氯量，水中开始出现自由性余氯。

加氯量超过折点时的加氯称为折点加氯 或过量加氯。

三、设备及装置
1、折点加氯消毒设备1 台
2、水箱或水桶1 个，能盛水几十升；
3、20L 玻璃瓶1 个；
4、50mL 比色管20 多根；
5、100mL 比色管40 多根；
6、1mL 及5mL 移液管；
7、10mL 及50mL 量筒；
8、1000mL 量筒；
9、温度计1 支
四、步骤及记录
1、药剂制备
⑴1％浓度的氨氮溶液100mL
称取3.819g 干燥过的无水氯化氨（NH4Cl）溶于不含氨的蒸馏水中稀释至100mL，其氨氮浓度为1％即10g/L。

⑵1％浓度的漂白粉溶液500mL 称取漂白粉5g 溶于100mL 蒸馏水中调成糊状，然后稀释至500mL 即得。

其有效氯含量约为2.5g/L。

2、水样制备
取自来水20L 加入1％浓度氨氮溶液2mL，混匀，即得实验用原水，其氨氮含量约1mg/L。

3、进行折点加氯实验
⑴测原水水温及氨氮含量（采用纳氏试剂分光光度法见附录1），记入表5-1。

⑵测漂白粉溶液中有效氯的含量。

取漂白粉溶液1mL，用蒸馏水稀释至500mL，测出余氯量，记入表5-1。

⑶在12 个1000mL 烧杯中盛原水1000mL。

⑷当加氯量分别为1、2、4、6、7、8、9、10、12、14、17、20mg/L 时，计算1％浓度漂白粉溶液的投加量（mL）。

⑸将12 个盛有1000mL 原水的烧杯编号（1、2、……12）,依次投加1％浓度的漂白粉溶液，其投加量分别为1、2、4、6、7、8、9、10、12、14、17、20mg/L，快速混匀2h，立即测各烧杯水样的游离氯、化合氯及总氯的量。

各烧杯水样测余氯方法相同，均采用邻联甲苯氨亚砷酸盐比色法。

五、成果整理根据比色测定结果进行余氯计算，绘制游离余氯、化合余氯及总余氯与投氯量的关
系曲线。

六、思考题
1、水中含有氨氮时，投氯量与余氯量关系曲线为何出现折点？
2、有哪些因素影响投氯量？
3、本实验原水如采用折点后加氯消毒，应有多大的投氯量？
表5-1 折点加氯实
附：氨氮的测定—纳氏试剂分光
光度法
附：余氯的测定—邻联甲苯氨亚砷酸盐比色法
实验八 折点加氯消毒实验
一、实验目的
（1）掌握折点加氯消毒的实验技术；
（2）通过实验，探讨某含氨氮水样与不同氯量接触一定时间的情况下，水中游离性余氯、化合性余氯及总余氯与投氯量之间的关系。

二、实验原理 水中加氯作用主要有三个方面：
（1）原水中不含氨氮时，向水中投加氯能够生成次氯酸和次氯酸根，反应式如下： -+++=+Cl H HOCl O H Cl -22
-++=OCl H HOCl -
次氯酸和次氯酸根均有消毒作用，但前者消毒效果较好。

HOCl 是中性分子，可以扩散倒细菌内部破坏细菌的酶系统，妨碍细菌的新陈代谢，导致细菌死亡。

水中的HOCl 和-
OCl 称为游离性氯。

（2）当水中含有氨氮时，加氯后生成次氯酸和氯胺，反应式如下：
-+++=+Cl H HOCl O H Cl -22 O H Cl NH HOCl NH 223+=+ O H NHCl HOCl Cl NH 222+=+
O H NCl HOCl NHCl 232+=+
次氯酸和氯胺均有消毒作用，次氯酸、一氯胺、二氯胺和三氯胺（又名三氯化氮）在水中均可能存在，它们在平衡状态下的含量比例取决于氨氮的相对浓度、pH 值和温度。

当pH<7~8时，1mol 氯与1mol 氨氮作用生成1mol 一氯胺，氯与氨氮（以N 计）的重量比约为5：1。

当pH=7~8时，2mol 氯与1mol 氨氮作用生成1mol 二氯胺，氯与氨氮（以N 计）的重量比为约为10：1。

当pH>7~8时，3mol 氯与1mol 氨氮作用生成1mol 三氯胺，氯与氨氮（以N 计）的重量比为大于10：1，并出现游离氯，同时随着投氯量的不断增加，水中游离氯越来越多。

水中有氯胺时，依靠水解生成次氯酸起消毒作用，消毒作用比较缓慢，接触时间不能小于2h 。

水中的NH 2Cl 、NHCl 2，NCl 3称为化合性氯。

化合性氯消毒效果不如游离性氯。

（3）氯还能与水中的含碳物质，铁、锰、硫化氢及藻类起氧化作用。

水中含有氨氮和其他消耗氯的物质时，投氯量与余氯量的关系可以参见折点加氯曲线。

图8-1折点加氯曲线
OA 段，投氯量太少，氯完全被消耗，余氯量为0。

AB 段，余氯主要为一氯胺。

一氯胺与次氯酸作用，部分生成二氯胺，部分产生下面反应：
O H HCl 3N HOCl Cl NH 222++=+↑
BC 段，一氯胺和余氯均逐渐减少，二氯胺逐渐增加。

C 点，余氯值最少，称为折点。

CD 段，C 点后出现三氯胺和游离性氯，随着加氯量的增加游离性余氯越来越多。

按大于折点的量来投加氯称为折点加氯。

其有两个优点，一是可以去除水中大多数产生臭和味
的物质，二是有游离性余氯，消毒效果好。

本实验采用N,N-二乙基-1,4-苯二胺（DPD ）滴定法来测定水中的游离氯和总氯。

游离氯测定的原理是在pH 为6.2-6.5条件下，游离氯与DPD 生成红色化合物，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至红色消失。

总氯测定的原理是在pH 为6.2-6.5条件下，存在过量碘化钾时，单质氯、次氯酸、次氯酸盐和氯胺与DPD 反应生成红色化合物，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至红色消失。

本测定方法的检出限（以Cl 2计）为0.02mg/L ，测定范围（以Cl 2计）为0.08~5.0mg/L 。

三、实验仪器设备及试剂 1、实验仪器设备 （1）20L 水桶1个； （2）50mL 比色管若干； （3）10mL 酸式滴定管1支； （4）1000mL 烧杯12个； （5）250mL 锥形瓶若干； （6）温度计1支； （7）5mL 移液管，1个； （8）2mL 移液管，1个； （9）1mL 移液管，1个；
（10）50mL 和100mL 胖肚移液管，各1个； （11）洗耳球，2个； （12）1000mL 容量瓶1个。

2、试剂
（1）1%浓度氨氮溶液100mL ；
（2）1%氨氮溶液100mL ；
（3）约1%（以有效率氯含量计）浓度次氯酸钠溶液100mL ； （4）碘化钾（AR ）固体； （5）缓冲溶液（pH=6.5）500mL ； （6）1g/L DPD 溶液200mL ； （7）2.5g/L 硫代乙酰胺溶液50mL ； （8）2.8mmol/L 硫酸亚铁铵溶液1L 3、水样
取自来水20L ，加入1%浓度氨氮2mL ，混匀，即为实验用水，其氨氮含量约为1mg/L 。

四、实验步骤 1、测量原水水温 2、水样配置
①分别取1000mL 原水置于12个1000mL 烧杯中。

②投加约1%浓度的次氯酸钠溶液，投加量分别为0、0.2、0.5、0.8、1.0、1.4、1.8、2.0、2.2、
2.5、
3.0、3.5mL ，计算每个烧杯中的加氯量（mg/L ）。

③用玻璃棒快速搅拌，混匀，静置2h 。

④2h 后测定水样中的游离氯、化合氯和总余氯的量。

3、余氯的测定
①游离氯的测定 取烧杯中100mL 水样放入250mL 锥形瓶中，立即加入10mL 缓冲溶液，5mLDPD 溶液，迅速混合，立即用硫酸亚铁铵溶液滴定至无色，记录硫酸亚铁铵溶液用量A 。

②总氯的测定 取烧杯中100mL 水样放入250mL 锥形瓶中，加入1g 左右的碘化钾固体，加入10mL 缓冲溶液，5mLDPD 溶液，迅速混合，静置2min 后，用硫酸亚铁铵溶液滴定至无色，2分钟内如还有红色出现，则再滴定至无色，记录硫酸亚铁铵溶液用量B 。

③取烧杯中100mL 水样放入250mL 锥形瓶中，加入1mL 硫代乙酰胺，加入10mL 缓冲溶液，5mLDPD 溶液，迅速混合，静置2min 后，用硫酸亚铁铵溶液滴定至无色，记录硫酸亚铁铵溶液用量C 。

注意：如果100mL 水样中含氯量超过测定范围，则水样应进行适当稀释。

4、次氯酸钠溶液含氯量的测定
用移液管移取1.0mL 的约1%浓度的次氯酸钠溶液与1000mL 容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度线，盖塞，颠倒摇匀。

准确吸取50mL 稀释后的次氯酸钠溶液于250mL 三角烧瓶中，加入50mL 蒸馏水稀释，加入1g 左右的碘化钾固体，加入10mL 缓冲溶液，5mLDPD 溶液，迅速混合，静置2min 后，用硫酸亚铁铵溶液滴定至无色，2分钟内如还有红色出现，则再滴定至无色，记录硫酸亚铁铵溶液用量V ’。

次氯酸钠溶液含氯量=200091.70'
⨯⨯待测水样
硫酸亚铁铵V V C mg/L
五、实验原始数据记录
实验原始记录表
六、实验结果整理和分析
1．根据余氯的计算结果，绘制游离性余氯、化合性余氯和总余氯与加氯量间的关系，即折点加氯曲线。

2．讨论采用折点加氯，加氯量应为多少。

七、思考题
1．水中含有氨氮时，加氯量与余氯量关系曲线中为什么会出现折点？
2．有哪些因素影响加氯量？。