水中色度测定方法的探讨

水中色度测定方法的探讨

天然水中存在着腐殖质、土壤、浮游生物、铁、锰等金属离子，可以保护水体免受阳光。纺织、印染、造纸、食品、有机合成等工业废水也均具有较深的色度。色度测定的传统分析方法主要有稀释倍数法、铂钴标准比色法即目视比色法。无论是铂钴色标比色法还是稀释倍数法,均需要人的眼睛进行主观判断,不同的人对颜色的反应能力不同,同一个人在不同的生理状况下对颜色的判断也存在差异,因此目视比色法会产生一定的误差。为了消除这种误差,许多文献报道了利用分光光度计代替人的眼睛,以最大吸收波长对应的吸光度定量测定色度的方法。分光光度法中大多使用铂-钴标准液配制标准色阶,也有的使用铬-钴标准液配制标准色阶;各试验方法所选择波长和比色皿不同,波长范围通常选定在350～380nm近紫外光区内。因为系列标准色阶的颜色较浅,吸光度值偏小,为了得到较准确的吸光度值,通常使用3cm比色皿。文献、中选择380nm单色光;文献中波长也定在380nm,只是用同浓度的色标准溶液选用不同厚度的比色皿进行标准曲线的绘制;文献选择波长为455nm,5cm厚的比色皿;文献中选用350nm波长的光;文献波长为370nm;文献用重铬酸钾和硫酸钴配制标准色阶,波长350nm。用分光光度法测定水中色度,方法精密度较好,相对标准偏差小,相关系数在0.9999以上。通过系列论证试验,文献报道中所使用的方法测定结果都较准确,但都存在一定的偏向,通常在色度较低或色度偏大时,色度分析结果的准确度不稳定。选用波长为339nm,深紫色滤光片滤去杂色,无论色度高低,测定结果准确度都较高。1实验部分1.1设备和试剂1.1.1设备751-GW分光光度计,惠普上海分析仪器有限公司;比色管,50mL双刻度具塞比色管;3cm比色皿;容量瓶等实验室常用器皿。1.1.2试剂除特别说明外,测定中使用光学纯水及分析纯试剂。1.2光学纯水的制备将0.2μm滤膜(细菌学研究中所采用的)在100mL二次蒸馏水或去离子水中浸泡1h,用它过滤250mL二次蒸馏水或去离子水,弃去最初的250mL,制得光学纯水,以后用这种水配制全部标准溶液并作为稀释水。1.3标准溶液的制备1.3.1氯化对比500度色度标准储备液:将(1.245±0.001)g六氯铂酸钾(K2PtCl6)及(1.000±0.001)g六水氯化钴(CoCl2·6H2O)溶于约500mL水中,加(100±1)mL盐酸(ρ=1.18g/mL)并在1000mL的容量瓶内用水稀释至刻度。将溶液放在无色、密封的玻璃瓶中,存放在暗处,温度不能超过30℃。该溶液至少能稳定6个月。1.3.2标准溶液的配制在一组500mL的容量瓶中,用移液管分别加入1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0及70.0mL储备液(1.3.1),并用水(1.2)稀释至标线。溶液色度分别为1、2、3、4、5、10、20、30、40、70度。溶液放在密闭性好的无色玻璃瓶中,存放于暗处。温度不超过30℃时,这些溶液可稳定1个月。1.4色度与吸光度的关系色度测量是相对值,被测水样的色度是通过与作为标准色系列的已知色度进行比较而求得。这种比较是通过751-GW分光光度计响应值而实现的,先用已知的标准色系列确定色度与吸光度之间的关系,为此,需要选择光度计对黄色调溶液吸光敏感的测定波长,使色度与吸光度之问的关系成直线关系,并尽可能不使直线偏离“0”点。为选择波长,多次进行试验,在固定使用3cm比色皿的条件下,选择不同波长进行试验,比较试验结果的离散性,最后确定分光光度法测定色度的最佳波长。1.5标准曲线的绘制使用751-GW分光光度计,在光路中使用深紫色滤光片,选择波长339nm,以光学纯水做参比,用3cm比色皿测量标准色阶的吸光度,以色度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线,要求所得曲线的线性相关系数在0.9999以上。1.6比色管的稀释取50mL透明的水样于50mL比色管中,如水样色度过高,可少取水样,加光学纯水稀释后比色,将结果乘以稀释倍数。若水样混浊,可先离心,取上层清液测定。1.7采用手动水处理性能测定了废水稀释色泽的准确性取未知色度的污水样,按1/2n方式进行稀释,配制成稀释样,测定各样品的吸光度与稀释倍数之间的线性关系。1.8注意事项没作特别说明的色度测定试验,分光光度计使用339nm波长。2试验结果与讨论2.1比色簿的选择根据已有的色度测定经验和实际试验数据,色度测定过程中,如果选用3cm以下的比色皿,当溶液色度小时,测得的吸光度值低,误差大,而选用的比色皿尺寸太大,色度大的试样的吸光度容易超过仪器测定范围,根据已有的经验和试验结果,确定选用3cm比色皿最好。2.2吸收波长的选择2.2.1测定波长对测定色度的影响为了选择最适宜的吸收波长,分别取5、10、20、30、40、70度的标准色阶溶液,分别于300～560nm波长范围内进行吸光度测定,测定结果见表1。由表1可以看出,在波长大于420nm时,色度与测定的吸光度之间没有明显的线性关系,随着波长的减小,色阶试液的吸光度逐渐增大,随着波长的减小,色度与吸光度之间的线性关系越来越好;当波长小于315nm时,线性关系又开始变差。当波长减小到300nm、测定色度为70度的标准溶液时,吸光度超过仪器的测定范围。用系列标准溶液测定色度时,波长选定在320～325nm之间,吸光度值在测定范围内,且线性关系好;在这一波长范围内再细分,使高色度值和低色度值的溶液色度测定值误差最小的波长为322nm。在无滤光片的条件下,选用波长322nm光进行色度测定结果是最准确的。从表1还可以看出,无滤光片时在波长322nm附近测得的低色度试样反算值与标准值之间所得差异较大,由此可见,所选择的测定条件不是最理想的。2.2.2滤光片后测定结果的准确性根据有关资料报道,用751—GW分光光度计测定溶液吸光度时,如果选用的波长小于380nm,在光路中使用深紫色滤光片,所得光的单色性更佳,测定值的线性关系更好。使用深紫色滤光片后的试验结果见表2、表3。使用滤光片后,波长在335～340nm范围内的测定值线性关系好,测得的吸光度反算色度,无论色度高低,计算值与标准值之间的差值小,使用滤光片应更有利于测定结果的准确性。表3的结果显示,将波长细分试验,波长选择在339nm时,色度为1度的水样测定值的准确性都很高,该选择波长不仅可用于测定常规水样的色度,甚至可以用于测定纯净水的色度,其适用范围广。使用曲线常数反算色度值见表4。除色度为1度时测定结果误差在±10%范围外,其他色度值高的试样测定结果的误差都在±1.25%的范围内。2.3测定结果的相对误差取色度为42.0度的水样进行多次测定,比较测定结果的变化差异,结果如表5。测定结果的平均值与真实值之间的相对误差仅为-0.33%,完全符合分析结果的要求。平均偏差0.0928,测定值略低于真实值,标准偏差0.1128,测定结果的重现性好,精密度高。2.4分光光度法和视野比色法的准确性比较配制系列标准色度的试样,由其他检验人员分别用目视比色法和分光光度法测定试样的色度,比较分光光度法和目视比色法的准确性,试验结果见表6。目视比色法测得的结果,最小相对误差为4.17%,最大相对误差达到25%;分光光度法测得的色度相对误差最大仅2.08%。由此可见,分光光度法与目视比色法相比,分光光度法对色度的测定结果准确度高,测定方法简便易行。2.5线性相关系数本底值与测定值共将色度为49度的水样按1.7方案进行稀释,测定稀释后水样的色度,将测定值与本底值进行比较,计算线性相关系数,有关数据见表7。测定值的线性相关系数r=0.99995,稀释后样品色度的测定值与原样品色度的相对误差小,完全能满足常规水样色度的监测。3