水和廢水中硫酸鹽監(jiān)測方法的改進(jìn)

摘要：本文通過對鉻酸鋇分光光度法測定硫酸鹽時(shí)，將電路加熱工序改進(jìn)為水浴鍋加熱后的不同樣品、不同時(shí)段監(jiān)測數(shù)據(jù)的精密度和準(zhǔn)確度分析與論證，得出了水浴加熱法能夠便捷實(shí)驗(yàn)操作、取得真實(shí)有效監(jiān)測結(jié)果的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：硫酸鹽;改進(jìn);精密度;準(zhǔn)確度

Abstract：In the determination of sulfate by Barium Chromate Spectrophotometry， the circuit heating process is improved to analyze and demonstrate the precision and accuracy of monitoring data of different samples and different periods after heating in water bath pot， and the conclusion that water bath heating method can be operated conveniently and get real and effective monitoring results is drawn.

Key words：Sulfate;Improvement;Precision;Accuracy

硫酸鹽在自然界分布廣泛，其主要來源于巖石土壤中礦物組分的分化和溶淋，在地表水和地下水中均含有硫酸鹽成分，水中少量硫酸鹽對人體健康無影響，但濃度超過250mg/L時(shí)有致瀉作用，因此，以地表水和地下水作為飲用水，硫酸鹽濃度是水質(zhì)監(jiān)測的一項(xiàng)重要指標(biāo)，飲用水中硫酸鹽含量不應(yīng)超過250mg/L。

1 水樣來源

本項(xiàng)目監(jiān)測的水樣主要來源于當(dāng)?shù)氐叵滤吹毓┙o的飲用水，水質(zhì)清潔。

2 監(jiān)測方法與原理

2.1 方法

飲用水水質(zhì)清潔，硫酸鹽含量較低，因此選擇鉻酸鋇分光光度法進(jìn)行監(jiān)測，方法來源于（《水和廢水監(jiān)測分析方法》（中國環(huán)境科學(xué)出版社出版，2002年12月第四版）。

2.2 原理

在酸性條件下，溶液中的鉻酸鋇與硫酸鹽生成硫酸鋇沉淀，并釋放出鉻酸根離子。溶液中和后，剩余的鉻酸鋇及生成的硫酸鋇仍然呈沉淀狀態(tài)，經(jīng)過濾除去沉淀。在堿性條件下，鉻酸根離子顯黃色，測定過濾液吸光度來計(jì)算硫酸鹽含量。

2.3 干擾及消除

水中碳酸根也可以與鋇離子形成沉淀，所以，在加入鉻酸鋇之前，將水樣酸化并加熱，以去除水樣中的碳酸鹽。

3 儀器

（1）50mL比色管;150mL錐形瓶;加熱及過濾裝置;7230型分光光度計(jì)。

4 試劑

（1）鉻酸鋇懸浮液，每5mL鉻酸鋇懸浮液可以沉淀約48mg硫酸根（SO42-）。（2）1+1氨水。（3）2.5mol/L鹽酸溶液。（4）1.00mg/mL硫酸鹽（SO42-）標(biāo)準(zhǔn)溶液。

5 樣品的測定

（1）平行水樣5個(gè)，取樣量為50mL，分別加入5個(gè)150mL的錐形瓶中。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線系列：在8個(gè)150mL錐形瓶中，分別加入0、0.25、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL硫酸根溶液，加蒸餾水至50mL。（3）水樣及標(biāo)準(zhǔn)溶液中均加入1mL2.5mol/L鹽酸溶液，置于水浴鍋上加熱20min，取下錐形瓶，再各加2.5mL鉻酸鋇懸浮液，繼續(xù)沸騰20min左右。（4）取下錐形瓶，冷卻片刻，微熱狀態(tài)下，在各瓶中逐滴加入1+1氨水，至溶液呈檸檬黃色后，再多加2滴。（5）待溶液冷卻后，用慢速定性濾紙過濾溶液，用蒸餾水洗滌錐形瓶及濾紙三次，濾液收集于比色管中，用蒸餾水定標(biāo)至50mL刻度線。（6）分光光度計(jì)選用420nm波長，10cm比色皿，測定樣品及標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度，并用蒸餾水進(jìn)行空白校正。（7）水樣中硫酸鹽濃度計(jì)算，由標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液濃度與對應(yīng)的吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出硫酸鹽含量（mg）后根據(jù)水樣體積計(jì)算硫酸鹽濃度（mg/L）。

6 電爐加熱法存在的問題

鉻酸鋇分光光度法測定硫酸鹽時(shí)，樣品及標(biāo)準(zhǔn)溶液加酸處理時(shí)，常規(guī)的操作采用如下步驟：錐形瓶中加入一定量水樣和標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，稀釋至50mL，加入1mL 2.5mol/L鹽酸后，使用電爐加熱沸騰5min，取下錐形瓶，再各加2.5mL鉻酸鋇懸浮液，繼續(xù)沸騰5min左右。該方法存在的問題主要有：（1）溶液沸騰過程中經(jīng)常產(chǎn)生噴濺或燒干現(xiàn)象，若一旦溶液出現(xiàn)噴濺或干燒，噴濺的液體會(huì)帶出硫酸根，干燒后的硫酸根存在于固體垢物中，在此情形下，標(biāo)準(zhǔn)曲線基本無法取得，測定值與真實(shí)值偏離較大，實(shí)驗(yàn)操作基本宣告失敗。測定工作需要重新量取水樣、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，重復(fù)試驗(yàn)步驟。（2）電路加熱后的水樣，各錐形瓶中蒸發(fā)掉的水量有的多，有的少，溶液冷卻到后用慢速濾紙過濾時(shí)，需要用蒸餾水洗滌錐形瓶及濾紙，但是蒸餾水的用量很難控制，往往出現(xiàn)洗滌還不充分，但比色管中的溶液已達(dá)到50mL定標(biāo)刻度線，出現(xiàn)該問題就會(huì)造成監(jiān)測結(jié)果偏低。（3）如果錐形瓶發(fā)生干燒，后期難以洗滌，需要強(qiáng)酸消化，洗滌錐形瓶的廢酸置于實(shí)驗(yàn)室，貯存方式不當(dāng)?shù)那闆r下，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境產(chǎn)塵污染。廢酸作為危險(xiǎn)廢物，暫存管控要求較高，外委處置手續(xù)復(fù)雜，而且處置成本也很高。

如下數(shù)據(jù)是采用電爐加熱法，測定5次標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)值r分別為0.9978、0.9965、0.9990、0.9927、09898。由此可以看出，5次的標(biāo)準(zhǔn)曲線測定，僅有1次的相關(guān)系數(shù)符合質(zhì)控要求（標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r≥0.999），其他4次均不能滿足要求。

由電路加熱法測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)看出，雖然采用電路加熱法測定硫酸鹽是可行的，但是以自身測定硫酸鹽的經(jīng)驗(yàn)來看，在加熱過程中必須做到隨時(shí)調(diào)控電爐溫度，稍有不慎就會(huì)發(fā)生噴濺或干燒的現(xiàn)場，而且在實(shí)驗(yàn)過程中，如果樣品數(shù)量較多，電爐給熱溫度不可能調(diào)控的完全一致，同時(shí)受實(shí)驗(yàn)室光照、通風(fēng)、濕度等因素的影響，樣品煮沸過程中蒸發(fā)的水分不盡相同，溶液煮沸過程中發(fā)生噴濺和干燒的現(xiàn)象往往不可避免。一旦發(fā)生就需要重新開展測定工作。多次反復(fù)的測定，一是降低了監(jiān)測工作的效率，二是消極監(jiān)測人員的工作情緒，最終就會(huì)難以保證監(jiān)測結(jié)果的有效性、真實(shí)性和可靠性。

將電路加熱法改進(jìn)為水浴加熱法后，不同時(shí)間測定飲用水中的硫酸鹽濃度3次，每次取5個(gè)平行樣;具體監(jiān)測結(jié)果如下：第1次樣品的硫酸鹽平均濃度為99.65mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%，兩個(gè)質(zhì)控樣的加標(biāo)回收率分別為98.13%和101.80%。標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r為0.9997，截距a與0經(jīng)過t檢驗(yàn)，無顯著性差異。第2次樣品的硫酸鹽平均濃度為99.78mg/L，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.49%，兩個(gè)質(zhì)控樣的加標(biāo)回收率分別為96.80%和104.55%。標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r為0.9995，截距a與0作t檢驗(yàn)，結(jié)果為0.1085

7 精密度與準(zhǔn)確度

同一樣品在不同時(shí)間測定5次，每次均帶2個(gè)平行樣，并測定加標(biāo)回收率。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作見表1。

8 結(jié)論

經(jīng)過對不同批次飲用水樣品，在不同時(shí)間段的所完成的實(shí)驗(yàn)室操作和監(jiān)測數(shù)據(jù)論證，認(rèn)為使用鉻酸鋇分光光度法測定水中硫酸鹽含量時(shí)，將電路加熱步驟改進(jìn)為水浴加熱，能夠便捷實(shí)驗(yàn)步驟，減少重復(fù)操作，提高監(jiān)測工效，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的緊密度、準(zhǔn)確度和回收率都可以滿足質(zhì)量控制要求，監(jiān)測結(jié)果的有效性、可靠性和真實(shí)性也會(huì)得到有效保證。

參考文獻(xiàn)

[1]國家環(huán)境保護(hù)局，水和廢水監(jiān)測分析方法編委會(huì)編.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[2]HJ/T342-2007，水質(zhì) 硫酸鹽的測定 鉻酸鋇分光光度法[S].

收稿日期：2020-05-09

作者簡介：張辛忻（1970-），女，本科學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)管理。在露天煤礦、電力、鐵路運(yùn)輸、化工等行業(yè)的環(huán)境管理體系建設(shè)與污染治理方面有25年的工作經(jīng)驗(yàn)。