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專利名稱：快速檢測(cè)水中臭氧濃度的方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用ABTS試劑被臭氧氧化產(chǎn)生穩(wěn)定綠色自由基的原理，在405nm處綠色自由基有強(qiáng)吸收，吸光度與臭氧濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，從而達(dá)到測(cè)量水中臭氧濃度的目的。

背景技術(shù)：

臭氧在冷卻水除垢、飲用水和污水氧化消毒處理等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。水中微量臭氧的定量檢測(cè)是臭氧投加量確定、優(yōu)化和臭氧尾氣控制的前提條件。目前，水中臭氧的常用檢測(cè)方法有碘量法和比色法。碘量法利用臭氧將碘化鉀氧化為游離碘,游離碘顯色,再用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定，游離碘變?yōu)榈饣c，反應(yīng)終點(diǎn)為溶液完全褪色。碘量法檢測(cè)限較高(一般>0. 5mg/L)，同時(shí)水中各種氧化劑均可干擾測(cè)定。比色法主要有N，N- 二乙基-對(duì)-苯二胺(DPD)和靛藍(lán)法，臭氧與DH)溶液反應(yīng)，生成紅色化合物，在5IOnm處有最佳吸收，但使用DTO法，吸光度在10分鐘后略微下降，之后愈加明顯，因此需在顯色10分鐘內(nèi)測(cè)定吸光度，給現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)不便。靛藍(lán)法是較為通用的方法，已被列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法-消毒劑指標(biāo)》(GB/T5750. 11-2006)，其最主要的缺點(diǎn)是靛藍(lán)溶液易失效，且價(jià)格昂貴，配制過(guò)程繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種快速檢測(cè)水中臭氧濃度的方法，解決了傳統(tǒng)比色法測(cè)定水中臭氧濃度的不足。為了達(dá)到解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是

一種快速檢測(cè)水中臭氧濃度的方法，具有以下的過(guò)程和步驟

a)、將一定體積含臭氧水樣加入25mL比色管中，去離子水定容至25mL；

b)、依次向比色管中加入ImL硫酸(O.05mol/L)和2mLABTS (lg/L)溶液，搖勻混合、靜置I分鐘，于405nm處測(cè)量吸光度值Δ A ；

c)、通過(guò)計(jì)算公式求得水樣臭氧濃度。本發(fā)明的原理、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)本發(fā)明，方法測(cè)定臭氧溶液濃度范圍為O. 03^1. 00mg/L水中臭氧，方法檢測(cè)限為O. 023mg/

L0根據(jù)本發(fā)明，方法Λ A范圍為O. OfO. 258。根據(jù)本發(fā)明，ABTS氧化形成的較為穩(wěn)定的綠色自由基在400_410nm范圍內(nèi)有較高吸收，選取405nm波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明，方法所涉試劑均為分析純。根據(jù)本發(fā)明，臭氧在酸性環(huán)境較穩(wěn)定，本發(fā)明在pH=2 4范圍內(nèi)穩(wěn)定性好。根據(jù)本發(fā)明，渾濁水樣檢測(cè)前需使用O. 45 μ m孔徑濾膜過(guò)濾，較清潔的水樣(地表水)無(wú)需預(yù)處理。在本發(fā)明中，方法測(cè)定原理為在酸性條件下(pH=2)ABTS與氧化劑反應(yīng)，ABTS被氧化形成較為穩(wěn)定的綠色自由基，反應(yīng)式為

03+ABTS+2H+ — H20+2ABTS++02

在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征，計(jì)算方法是

C03(mg/L) = AAXV1/(O. 27XV2XL)，

式中Λ A為水樣吸光度與空白吸光度之差cm—1 'N1為25 mL ；0. 27為系數(shù)；V2為含臭氧水樣體積mL ；L為比色皿光程cm。本方法與靛藍(lán)法的比較

根據(jù)本發(fā)明，取未知臭氧濃度水樣(去離子水)，分別使用本發(fā)明方法和靛藍(lán)法(生活飲用水檢驗(yàn)方法一消毒劑指標(biāo)GB/T5750. 11-2006)測(cè)定臭氧濃度，隨機(jī)多次取樣，得到圖2去離子水樣ABTS方法與靛藍(lán)法相關(guān)性曲線，R2X). 98水中臭氧，k=l. 0478。根據(jù)本發(fā)明，取任意未知臭氧濃度水樣(自來(lái)水)，分別使用本發(fā)明方法和靛藍(lán)法 (生活飲用水檢驗(yàn)方法一消毒劑指標(biāo)GB/T5750. 11-2006)測(cè)定臭氧濃度，隨機(jī)多次取樣，得到圖3自來(lái)水樣ABTS方法與靛藍(lán)法相關(guān)性曲線，R2X). 98，k=0. 9037。

圖I是ABTS標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖2是去離子水樣ABTS方法與靛藍(lán)法比較。圖3是自來(lái)水樣ABTS方法與靛藍(lán)法比較。

具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。于規(guī)格為25mL的比色管中加入一定體積的任意含臭氧水樣，去離子水定容至 25mL，再依次加入ImL硫酸(O. 05mol/L)和2mLABTS (lg/L)溶液，搖勻混合、靜置I分鐘； 使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(元析UV-5300PC)于405nm處，使用Icm光程比色皿測(cè)量吸光度值Λ A，按照公式Ctj3 (mg/L) = AAX V1/(O. 27 X V2 XL)計(jì)算水樣中臭氧濃度，式中Λ A為水樣吸光度與空白吸光度之差CnT1 為25mL ；0. 27為系數(shù)；V2為含臭氧水樣體積mL ；L為比色皿光程cm。

實(shí)施例I. I標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

a.臭氧使用液的制備使用氧氣源臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧和氧氣混合氣體，通過(guò)硅膠管進(jìn)入反應(yīng)柱底部的氣泡擴(kuò)散器，含臭氧混合氣體與去離子水(Mill-Q超純水，電導(dǎo)率 >10ΜΩ · cm)充分混合,曝氣一定時(shí)間，于取樣口取出高濃度臭氧水樣。b.臭氧使用液的標(biāo)定高濃度臭氧水樣的標(biāo)定采用直接分光光度法。直接分光光度法使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(元析UV-5300PC)測(cè)量水樣258nm處吸光度值A(chǔ) (cnT1， 扣除空白值)，使用公式C(IiioVL)=A(Cnrl)^SOOO (摩爾吸光系數(shù)ε 25811111=30001^8-1)計(jì)算臭氧濃度。本方法中臭氧使用液的濃度為4. 76mg03/L。

c. ABTS分光光度法測(cè)定過(guò)程于規(guī)格為25mL的比色管中加入不同體積(V2)的臭氧使用液0、0. 05、0. 25、0. 5、1、2. 5和5mL,去離子水定容至25mL,此時(shí)各比色管中臭氧濃度為 O. 000,0. 010,0. 048,0. 095,0. 190,0. 476,0. 952mg/L，再依次加入 ImL 硫酸(O. 05mol/ L)和2mLABTS (lg/L)溶液，測(cè)試水樣最終體積為28mL (V1),搖勻混合、靜置I分鐘；使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(元析UV-5300PC)于405nm處，使用Icm光程比色皿測(cè)量吸光度值；實(shí)驗(yàn)重復(fù)數(shù)次，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線為 C (mg/L)=3. 738 ΔΑ (cnT1),即 ΔΑ (cm_1)=12771C (mol/L), 其中ΛΑ為扣除空白吸光度(cnT1)，范圍在O. 002-0. 25cm-1之間；C為臭氧濃度，^>0. 99， ε =12771/(48*1000)，其中12771為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，48為臭氧摩爾分子量(g/mol)，1000為單位換算系數(shù)，因此S=OjT^3(Iiigzl) = AAXVy(OjTXV2XL)計(jì)算水樣中臭氧濃度。式中Λ A為水樣吸光度與空白吸光度之差CnTSviSZS mL ;0. 27為系數(shù)；V2為含臭氧水樣體積mL ;L為比色皿光程cm。1.2方法檢測(cè)限

本實(shí)施例中二氧化碳檢測(cè)儀，取某一低臭氧濃度點(diǎn)，連續(xù)測(cè)定7次，求得七次標(biāo)準(zhǔn)偏差SD，方法檢測(cè)限為SD*3. 14，計(jì)算求得本方法檢測(cè)限為O. 023mg/L。I. 3方法穩(wěn)定性的檢測(cè)

本實(shí)施例中，反應(yīng)后的綠色自由基具有較好的穩(wěn)定性，取低、中、高濃度3個(gè)樣品，每個(gè)樣品分別測(cè)定lmin、30min和60min的濃度值酒精檢測(cè)儀，不同時(shí)間測(cè)得的濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 O. 466%、I. 177%、I. 383%。1.4方法精密度的檢測(cè)

本實(shí)施例中，測(cè)試方法具有較高精密度，取低、中、高濃度3個(gè)樣品，每個(gè)樣品分別測(cè)定 10次，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為I. 175%,3. 417%、6· 452%。I. 5任意水樣中臭氧濃度的測(cè)定

本實(shí)施例中，于規(guī)格為25mL的比色管中加入不同體積(V2)的臭氧使用液，去離子水定容至25mL，再依次加入ImL硫酸(O. 05mol/L)和2mLABTS (lg/L)溶液，搖勻混合、靜置I分鐘，使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(元析UV-5300PC)于405nm處，使用比色皿測(cè)量吸光度值 ΛΑ，按照公式Ctj3(Iiigzl) = AAXVy(OJTXV2XL)計(jì)算水樣中臭氧濃度。式中ΛΑ為水樣吸光度與空白吸光度之差cnT1 為25 mL ；0. 27為系數(shù)；V2為含臭氧水樣體積mL ;L為比色皿光程cm。

權(quán)利要求

1.快速檢測(cè)水中臭氧濃度的方法水中臭氧，其特征是利用ABTS試劑被臭氧氧化產(chǎn)生穩(wěn)定綠色自由基的原理測(cè)量水中臭氧濃度。

2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于具有以下的過(guò)程和步驟a)將一定體積含臭氧水樣加入25mL比色管中，去離子水定容至25mL；b)依次向比色管中加入ImL硫酸(O.05mol/L)和2mLABTS (lg/L)溶液，搖勻混合、靜置I分鐘，于405nm處測(cè)量吸光度值Δ A ；c)通過(guò)計(jì)算公式求得水樣臭氧濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于方法測(cè)定臭氧溶液濃度范圍為O.03 I. 00mg/Lo

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)方法，其特征在于ABTS氧化形成的較為穩(wěn)定的綠色自由基在400-410nm范圍內(nèi)有較高吸收。

全文摘要

本發(fā)明提供了一種快速檢測(cè)水中臭氧濃度的方法，利用臭氧氧化ABTS(2,2-聯(lián)氮-雙-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸))，形成穩(wěn)定的綠色自由基產(chǎn)物，包括以下步驟于規(guī)格為25mL的比色管中加入一定體積的水樣，用去離子水定容至25mL，依次加入1mL硫酸(0.05mol/L)和2mLABTS(1g/L)溶液，搖勻混合、靜置1分鐘，于405nm處測(cè)量吸光度值ΔA，通過(guò)計(jì)算公式求得水樣臭氧濃度。本發(fā)明檢測(cè)水中臭氧濃度不僅靈敏度高、線性范圍寬，而且快速、重現(xiàn)性好，可以在環(huán)境分析等領(lǐng)域得到發(fā)展。

文檔編號(hào)G01N21/31GK102590117SQ20121004334

公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日

發(fā)明者盧寧, 吳雪飛, 梅紅, 蒲韻竹, 黃鑫 申請(qǐng)人:上海大學(xué)

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