水中臭氧浓度的检测方法

第２１卷第１期２００７年３月

河海大学常州分校学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＯＨＡＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＣＨＡＮＧＺＨＯＵ

Ｖ０１．２ｌＮｏ．１

Ｍａｒ．２００７

文章编号：１００９—１１３０（２００７）０１—００４８—０５

水中臭氧浓度的检测方法

石晓荣１，朱天宇１，陈家财２

（１．河海大学机电：】：程学院，江苏常州２１３０２２；２．河海大学计算机及信息工程学院，江苏常州２１３０２２）

摘要：目前检测水中臭氧浓度的方法很多，为使检测方法的选择有章可循，详细论述了应用碘量法、比色法、紫外分光光度法、电位法和电量法检测水中臭氧浓度的原理和方法．从检测精度、连续性、水质要求和技术经济等方面考虑，分析了各种检测方法的特点及其适用场合，指出在具体应用时应根据检测方法的特点、对检测精度的要求和检测现场的实际情况．选择适当的检测方法．

关键词：臭氧；臭氧浓度；测量方法；浓度检测

中图分类号：０６５９．２文献标识码：Ａ

臭氧（Ｏ，）是一种强氧化消毒剂，常用于水处理、食品加工、医疗卫生等领域…，具体应用时必须测量臭氧浓度（本文中按行业习惯，凡臭氧浓度无特殊说明均指臭氧的质量浓度）以满足应用需要．臭氧浓度太低．则不但处理时间长而且达不到理想的处理效果；浓度太高则会造成不必要的浪费，还会引起副作用．目前·，水中臭氧浓度常用的检测方法主要有碘量法、比色法、紫外分光光度法、电位法和电量法．碘量法和比色法属于化学法，紫外分光光度法属于物理法，电位法和电量法属于电化学法．本文从测量原理、测量方法、特点和应用场合等方面对各种检测方法进行了详细论述．为具体应用时．方法的选择提供依据．

１碘量法

１．１测置原理

将一定浓度的碘化物溶液滴人含臭氧的水样中，碘化物被氧化成碘，同时臭氧还原成氧，反应式为

０３＋３Ｉ一＋Ｈ２０＿÷０２＋Ｉｉ＋２０Ｈ一（１）在中性溶液中．每还原１ｍｏｌ臭氧产生１ｍｏｌ碘．

１．２测量方法［２］

碘量法测量时一般采用碘化钾（ＫＩ）溶液，水中溶解的臭氧与碘化钾反应游离出碘，在反应结束后首先对溶液酸化；然后用Ｏ．１０ｔｏｏｌ，Ｌ的硫代硫酸钠（Ｎａ２Ｓ：０。）标准溶液辅以淀粉溶液作为指示剂，对游离碘滴定，滴定的终点可根据加入淀粉形成的碘．淀粉复合液深蓝色的消失来确定：最后根据硫代硫酸钠标准溶液的消耗量计算出臭氧浓度．其反应式为

０３＋２ＫＩ＋Ｈ２０－＋０２＋１２（有色）＋２ＫＯＨ（２）

１２＋２Ｎａ２Ｓ２０３＿２ＮａＩ（无色）＋Ｎａ２Ｓ４０６（３）臭氧浓度按下式计算：

ｐ（０３）＝（Ｖ№ＸＣＸ２４０００）／ｙｏ（４）式中：ｐ（ｏ，）为臭氧浓度，ｍｇ／Ｌ；ｙ№为硫代硫酸钠标准溶液用量，ｍＬ；Ｃ为硫代硫酸钠标准溶液中硫代硫酸钠的物质的量浓度，ｍｏｌ／Ｌ：“为采水量，取ｌ０００ｍＬ．

１．３特点与应用

碘量法显色直观，不需要贵重仪器，不但检测灵敏度高达２ｐｇ／Ｌ，而且检测精度也较高，当ｐ（０３）≥３ｍｇ／Ｌ

收稿日期：２００６—０６—０８

基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０５７４０３８）

作者简介：石晓荣（１９８１一），男，浙江新昌人。硕士研究生，机械电子工程专业

第２ｌ卷第１期石晓荣．等水中臭氧浓度的检测方法４９

时，测量结果的精度在±ｌ％以内．但其易受氧化剂（如ＮＯ、Ｃ１：等）的干扰，在重要检测时应减少其他氧化物质的影响．碘量法检测属于手工操作，因此测量的精度与操作者经验、操作过程、所需的化学物质及实验仪器设备有关．且不适宜连续在线测量的场合．碘量法主要用于不含其他氧化剂的清水中臭氧浓度的测量，测量范围一般为０．５～２０ｍｇ／Ｌ，适合于实验检测和工艺过程检测．在无其他产色离子的情况下，利用碘或三碘化物离子可观测到约１００¨ｇ／Ｌ的臭氧浓度．采用还原剂（如硫代硫酸钠或苯基砷氧化物）来滴定碘可提高测量的精度：在测量低浓度臭氧时，加入０．１ｍｏｌ的硼酸缓冲液可降低测量误差．

２比色法

２．１测量原理［３］

比色法根据臭氧与不同化学试剂的显色或脱色反应程度来确定臭氧浓度．国内检测瓶装水的臭氧浓度常以碘化钾（ＫＩ）或邻联甲苯胺（［Ｃ６Ｈ，（ＣＨ，）ＮＨ：］：）作为比色液．通过样品显色液与标准色管或者标准色盘的颜色比较．确定样品的臭氧浓度．

２．２测量方法

首先配制标准色管或制作标准色盘．标准色管一般由６根装有代表不同臭氧浓度的有色溶液的试管组成；标准色盘则是在透明的圆盘上印制代表不同臭氧浓度的由浅到深的某种颜色的连续弧形色带．测量时，首先在特定的试管中加入待测水样．然后加入一定量的显色试剂使水样显色。最后与标准色管或标准色盘的颜色对比．读出相应的臭氧浓度．

２．３特点与应用

受标准色管和标准色盘的限制，比色法的检测范围一般为０～５ｍｇ／Ｌ．比色法测量结果的相对误差较大（一般为５％一１０％），而且标准色管不能久存，需要在测定时临时配制．但其仪器简单，操作简便，具有体积小、重量轻、携带方便等特点，所有试剂及附件均内置，无需另行准备，分析费用低，如同一个便携式实验室，可实时实地进行常规水质检测；一般情况下，２～ｌＯｍｉｎ即可完成一次水样的分析，适宜于大批试样的分析［４］．比色法要求水样中不能存在其他使显色试剂显色的化学物质．否则有测量误差．而且测试结果受环境因素和人为因素的影响较大．如光线的强弱、检验者对色彩的敏感程度等都会对测试的结果产生影响．在应用中，臭氧测试盒能根据比色法快速得到可靠的结果，测量灵敏度在２５呶，Ｌ，且比色管内液层的厚度越厚，观察颜色的灵敏度就较高．由于比色法不要求有色溶液严格服从比耳定律．因而可广泛应用于对准确度要求不高的常规分析．在目视比色法基础上发展起来的光电比色法克服了目视比色法的一些缺点‘．其智能化的测量过程提高了测量精度．光电比色法首先在设定的波长处测定对照品和试验样品溶液的吸收度．然后根据吸收度与相应的浓度标准曲线求出臭氧浓度．国外利用此法做成仪器，配制标准工具与药品作为现场抽检使用．

３紫外分光光度法

３．１测量原理

光波被某种气体或液体吸收的规律遵循以下的比尔一朗伯（Ｂｅｅｒ．Ｌａｍｂｅｒｒ）定理：

，＝Ｉｏｅｘｐ（－ｋｌｃ）（５）式中：，ｏ为入射光束的辐射强度；，为光束穿透样品（气体或液体）后的强度；Ｚ为通过样品光程的长度：ｃ为样品内吸收物质的量浓度：ｋ为吸收物质对该光线波长的吸收系数．

臭氧在短波紫外区（２００～３００ｎｍ）吸收哈特雷波段紫外光．当波长为２５３．７ｎｍ时具有最大的吸收值．且臭氧吸收系数为３０２．４（Ｌ·ｏｍ一·ｍｏｌ一），因此在，、ｌｏ、ｋ、Ｚ已知的情况下，便可由式（５）求得臭氧浓度．

３．２测量方法

用于臭氧分析的紫外分光光度计一般都采用双光柱法，并且带有光和温度效应的附加补偿。其结构如图１所示．光度计的参照光柱读数是试样内不含臭氧时的数值．将测样的吸收率信号同参照光柱的吸收率信号相比．就可得出水中的臭氧浓度［５３．

３．３特点与应用

紫外分光光度法可实现连续在线检测［６］，具有检测精度高、稳定性好等优点，极少受其他氧化剂的干扰，