專利名稱：快速測定水中臭氧的方法及儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測方法和儀器，尤其是涉及一種能快速測定水中臭氧含量的方 法及儀器。
背景技術(shù)：
微量的臭氧可以起到消毒殺菌作用，使人產(chǎn)生爽快和振奮的感覺，在工業(yè)上還可 用來處理不易降解的含聚氯聯(lián)苯，苯酚，萘等多環(huán)芳烴和不飽和烴的化合物的廢水，還可用 作重氮，偶氮等染料的脫色劑，以及用臭氧活性碳作為飲用水和污水的深度處理的凈化劑 等。但是，由于臭氧有較高的化學(xué)反應(yīng)活性，具有強(qiáng)烈的刺激性，對人體健康是有一定危害 的。它主要是刺激和損害深部呼吸道，并可損害中樞系統(tǒng)，對眼睛亦輕度刺激作用。當(dāng)濃度 增高時(shí)對人體和生物組織都有直接損害。如當(dāng)臭氧的濃度為0. 21時(shí)，呼吸兩小時(shí)，便使肺 活量減少20%，當(dāng)臭氧的濃度為0. 64時(shí)。對鼻子和胸部可產(chǎn)生刺激感，若濃度達(dá)2. 14-4. 28 時(shí)，呼吸1-2小時(shí)后，眼和呼吸器官發(fā)干，有急性的灼燒感，頭痛，中樞神經(jīng)發(fā)生障礙，時(shí)間 再長，則思維能力下降，可導(dǎo)致人的思維紊亂。嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肺氣腫和肺水腫。此外，臭氧 還能阻礙血液輸氧功能，造成組織缺氧，使甲狀腺功能受損，骨骼鈣化，還可引起潛在性的 全身影響，如誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產(chǎn)生溶血反應(yīng)。臭氧對植物的生長發(fā)育和生理功能的影響也較大，表現(xiàn)在抑制植物根，莖的發(fā)育 和生長。還能抑制花粉的發(fā)芽，引起落葉，落果等。臭氧還能引起光合作用，呼吸作用，磷酸 化等過程發(fā)生變化，引起植物的代謝紊亂。據(jù)報(bào)道，在美國，臭氧對大多數(shù)農(nóng)作物及森林作 物樹種的危害比其他空氣污染物都大，隨著石油，汽車工業(yè)的發(fā)展，臭氧對植物的危害將會(huì) 日益增加，因此對環(huán)境中臭氧含量的監(jiān)測具有重大的意義，現(xiàn)在使用最多的臭氧含量測定 法是酸性靛藍(lán)比色法。
IOOx (A1-A2)目前按照國標(biāo)酸性靛藍(lán)法測定臭氧的算法公式為 ~τ^ρ~~
P =式中ρ——水樣中臭氧的濃度(mg/1)Al——空白吸光度A2——水樣吸光度f——0. 每升水中Imol臭氧引起的吸光度(600nm)的變化，由點(diǎn)滴定法獲得b——比色杯的厚度(cm)V——水樣的體積(ml)在測出Al，AO之后，把Al，AO，f，b，ν代入公式計(jì)算出結(jié)果。這種檢測方法存在計(jì) 算麻煩，容易出錯(cuò)的不足。無法現(xiàn)場檢測或使用成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提出的問題，本發(fā)明目的在于提供一種能用于現(xiàn)場檢測、檢測步驟簡單， 且使用成本低廉的快速測定水中臭氧的方法。此方法的實(shí)現(xiàn)是基于1.071X(A1-2A2)/\0Q)x{A\-A2)
(0. 42X3)此公式，此公式是由國標(biāo)酸性靛藍(lán)法測定臭氧的算法公式為
P =
推導(dǎo)而來。以下為公式推導(dǎo)過程式中f已知為0. 42常量因子f以靈敏度因子20000/cm為基礎(chǔ)，即每升水中Imol 的臭氧引起的吸光度(600nm)的變化，由碘滴定法獲得。b為比色皿光程長；在國標(biāo)方法中 水樣量V = 90ml，加入試劑量5ml。故總體積為100ml，即為公式中分子的100的由來。由 于此發(fā)明使用的是在水樣中加入微量的固體試劑，故加入試劑前后水樣體積變化可忽略， 故分子中的100與分母的V相同。故上述國標(biāo)公式可簡化為ρ = (Al-A2)/(0. 42Xb).式 中Al為試劑空白吸光度，A2為另一比色管中待測水樣樣品的吸光度。此發(fā)明使用的是在 同一比色管中，先加水樣再加試劑測Al，后再繼續(xù)往里再加等體積的水樣測得A2。若水樣 不含臭氧，相當(dāng)于稀釋1倍，則理論上A1 = 2A2，若水樣存在臭氧則A1-2A2即為臭氧引起的 吸光度變化。公式變形為P= (Al-2A2)/(0.42Xb)，此公式適用于使用平面比色皿的光度 計(jì)，對于圓形比色皿，與一般光度計(jì)的平面比色皿的透光性能有微小差異，公式需乘以校準(zhǔn) 系數(shù)k = 1. 071 (由實(shí)驗(yàn)獲得)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到ρ = 1.071X (Α1-2Α2)/(0. 42 Xb)綜上公式推導(dǎo)變形為①平面比色瓶(M):p (O3) = (Α1-2Α2)/(0. 42 Xb)式中p(03)—水樣中殘留臭氧的濃度(mg/1)。Al——為第一次加待測水樣測定的吸光度。A2——為第一次加待測水樣測定的吸光度。b——為使用平面比色皿的光程長(cm)。②圓形比色瓶(皿):p= 1. 071X (Al-2A2)/(0. 42Xb)。式中各符號代表的意義與①相同。公式的變化帶來的是實(shí)驗(yàn)方式上的變化，從而實(shí)現(xiàn)能利用此公式生產(chǎn)用于現(xiàn)場檢 測的儀器，由于不需使用兩個(gè)比色瓶，且比色瓶可重復(fù)使用，大大降低了使用成本。①現(xiàn)場檢測臭氧極為活潑，需在現(xiàn)場測定。測定臭氧國標(biāo)使用“酸性靛藍(lán)法”目前沒有使用此 方法現(xiàn)場測定臭氧的便攜式測定儀。所以只能帶回實(shí)驗(yàn)室檢測，但是由于臭氧極為活潑變 化極快，所以在實(shí)驗(yàn)室測得的數(shù)據(jù)無法真實(shí)反映水質(zhì)臭氧含量。消毒效果無法保障。所以 發(fā)明生產(chǎn)用于現(xiàn)場檢測臭氧的儀器十分必要。②使用成本低廉國外有生產(chǎn)這種適用于現(xiàn)場檢測的基于國標(biāo)“酸性靛藍(lán)法”的便攜式臭氧測定儀， 比如哈希公司生產(chǎn)的DR890，配有檢測臭氧的成品試劑及方法。大概使用步驟如下用標(biāo)配 的真空安瓿瓶(內(nèi)裝試劑)取蒸餾水調(diào)零，在用另一真空安瓿瓶(內(nèi)裝試劑)取待測水樣， 放入DR890測定得到結(jié)果。由于使用的安瓿瓶即是裝試劑用又當(dāng)比色瓶，對此安瓿瓶的工 藝要求非常高，并且只能一次性使用，故使用成本高昂，每測一個(gè)水樣的試劑使用成本大概 為20元。根據(jù)國標(biāo)要求，對于這些消毒劑指標(biāo)需每個(gè)小時(shí)檢測一次，且需至少檢測出廠水 及管網(wǎng)水，這樣的檢測成本是國內(nèi)任何一個(gè)水廠都無法承擔(dān)的。而由于此公式的演變之后， 可實(shí)現(xiàn)只利用一個(gè)比色屏(皿)，并且可重復(fù)使用。檢測成本可降到國外成本的10%，甚至 更低。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種快速測定水中臭氧的方法，檢測步驟為(1)、配制檢測試劑，按重量比稱取磷酸二氫鈉和酸性靛藍(lán)分別為755份和1份的 細(xì)粉在混合缸中混合均勻后，按每包0. 1克密封包裝待用；(2)、水樣初次比色測定，在直徑30mm的比色皿中加入12. 5ml待測水樣，加入一包 步驟(1)中配制的檢測試劑搖勻后，以蒸餾水作參比，在波長600nm下測量吸光度；(3)、再次加入水樣的比色測定，在上一步驟的含檢測試劑和水樣的比色皿中再加 入12. 5ml待測水樣搖勻后，在波長600nm下測量吸光度；⑷、利用公式ρ = 1.071X (Α1-2Α2)/(0. 42Xb)計(jì)算水樣中的臭氧含量，式中 P—水樣中臭氧的濃度，Al——步驟⑵測得吸光度，A2——步驟(3)測得吸光度。b——此儀器使用的是3cm圓形比色瓶，b = 3。為了使用自動(dòng)化儀器進(jìn)行測定，上述步驟(2)中作參比的蒸餾水的吸光度是在檢 測前測量好并貯存在儀器中的；步驟(4)的公式是貯存在儀器中的，其計(jì)算也是通過儀器 內(nèi)的處理器進(jìn)行的，并直接將結(jié)果顯示在儀器的顯示屏上。本發(fā)明還公開了一種利用上述方法快速測定水中臭氧的儀器，包括外殼和比色 管，所述外殼內(nèi)設(shè)置有與比色管配合的能固定比色管的比色管架，所述比色管架的兩側(cè)對 應(yīng)設(shè)置有光源和接收管，使從該光源發(fā)出的光能透過比色管被接收管接收到，所述外殼內(nèi) 固定設(shè)置有一帶處理器的主板，主板上電連接有顯示屏，所述外殼上設(shè)置有電連接在主板 上的按鍵，光源和接收管都與主板電連接。為了方便戶外檢測，在外殼內(nèi)設(shè)置有為儀器供電的電池。為了避免光線分解測定時(shí)水樣中的臭氧，在外殼上設(shè)置有能遮擋住比色管在露在 外殼外的光線的遮光罩。作為一種優(yōu)選方式，顯示屏為LED屏。作為一種優(yōu)選方式，按鍵為貼膜按鍵。作為一種優(yōu)選方式，比色管架底部設(shè)置有起緩沖作用的杯墊。本發(fā)明的由于采用把國標(biāo)的復(fù)雜的算法簡化，該算法簡化之后使的計(jì)算十分簡 單，并能使得把該方法從手工方法或者復(fù)雜的儀器方法轉(zhuǎn)變成簡單的儀器方法。因此本發(fā) 明具有檢測步驟簡單、不易出錯(cuò)、能使用自動(dòng)化儀器測定臭氧的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明快速測定水中臭氧的儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種快速測定水中臭氧的儀器，包括外殼9和直徑為30mm的比色管6，所述外殼9 內(nèi)設(shè)置有與比色管6配合的能固定比色管6的比色管架11，比色管架11底部設(shè)置有起緩 沖作用的杯墊10，比色管架11的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有能發(fā)射波長600nm的光源7和接收管4， 使從該光源7發(fā)出的波長600nm的光能透過比色管6被接收管4接收到，所述外殼9內(nèi)固定設(shè)置有一帶處理器的主板1，主板1上電連接有LED屏3，外殼9上設(shè)置有電連接在主板 1上的貼膜按鍵2，光源7和接收管4都與主板1電連接，在外殼9內(nèi)還設(shè)置有為儀器供電 的電池8，在外殼9上設(shè)置有能遮擋住比色管6在露在外殼9外的光線的遮光罩5。使用上述儀器快速測定水中臭氧的方法，檢測步驟為(1)、配制檢測試劑，按重量比稱取磷酸二氫鈉和酸性靛藍(lán)分別為755份和1份的 細(xì)粉在混合缸中混合均勻后，按每包0. 1克密封包裝待用；(2)、水樣初次比色測定，在直徑30mm的比色管6中加入12. 5ml待測水樣，加入一 包步驟(1)中配制的檢測試劑搖勻后，按下貼膜按鍵2中的測定按鍵，光源7發(fā)出的波長 600nm的光透過比色管6被接收管4接收到，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)貯存在主板1上；(3)、再次加入水樣的比色測定，在上一步驟的含檢測試劑和水樣的比色管6中再 加入12. 5ml待測水樣搖勻后，再一次按下貼膜按鍵2中的測定按鍵，光源7發(fā)出的波長 600nm的光透過比色管6被接收管4接收到，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)貯存在主板1上；(4)、按下貼膜按鍵2中的確定按鍵，主板1利用公式ρ = 1. 071 X (A1-2A2) / (0. 42X3)計(jì)算水樣中的臭氧含量，式中p——水樣中臭氧的濃度(mg/1)，Al——步驟⑵測得吸光度，A2——步驟(3)測得吸光度；并直接將結(jié)果顯示在儀器的LED屏3上。以上是對本發(fā)明快速測定水中臭氧的方法及儀器進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本發(fā) 明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明原理下所作 的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種快速測定水中臭氧的方法，其特征在于檢測步驟為(1)、配制檢測試劑，按重量比稱取磷酸二氫鈉和酸性靛藍(lán)分別為755份和1份的細(xì)粉在混合缸中混合均勻后，按每包0.1克密封包裝待用；(2)、水樣初次比色測定，在直徑30mm的比色皿中加入12.5ml待測水樣，加入一包步驟(1)中配制的檢測試劑搖勻后，以蒸餾水作參比，在波長600nm下測量吸光度；(3)、再次加入水樣的比色測定，在上一步驟的含檢測試劑和水樣的比色皿中再加入12.5ml待測水樣搖勻后，在波長600nm下測量吸光度；(4)、利用公式p＝1.071×(A1—2A2)/(0.42×3)計(jì)算水樣中的臭氧含量，式中p——水樣中臭氧的濃度(mg/l)，A1——步驟(2)測得吸光度，A2——步驟(3)測得吸光度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速測定水中臭氧的方法，其特征在于步驟(2)中的作參 比的蒸餾水的吸光度是在檢測前測量好并貯存在儀器中的；步驟(4)的公式是貯存在儀器 中的，其計(jì)算也是通過儀器內(nèi)的處理器進(jìn)行的，并直接將結(jié)果顯示在儀器的顯示屏上。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述的方法快速測定水中臭氧的儀器，包括外殼和比色管， 其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)置有與比色管配合的能固定比色管的比色管架，所述比色管架 的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有光源和接收管，使從該光源發(fā)出的光能透過比色管被接收管接收到，所 述外殼內(nèi)固定設(shè)置有一帶處理器的主板，主板上電連接有顯示屏，所述外殼上設(shè)置有電連 接在主板上的按鍵，光源和接收管都與主板電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)置有 為儀器供電的電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述外殼上設(shè)置有 能遮擋住比色管在露在外殼外的光線的遮光罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述顯示屏為LED屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述按鍵為貼膜按鍵。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述比色管架底部 設(shè)置有起緩沖作用的杯墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速測定水中臭氧的儀器，其特征在于所述比色管的直徑 為 30mmo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速測定水中臭氧的公式及方法，檢測步驟為(1)配制檢測試劑，按重量比稱取磷酸二氫鈉和酸性靛藍(lán)分別為755份和1份的細(xì)粉在混合缸中混合均勻后，按每包0.1克密封包裝待用；(2)水樣初次比色測定，在直徑30mm的比色皿中加入12.5ml待測水樣，加入一包步驟(1)中配制的檢測試劑搖勻后，以蒸餾水作參比，在波長600nm下測量吸光度；(3)再次加入水樣的比色測定，在上一步驟的含檢測試劑和水樣的比色瓶中再加入12.5ml待測水樣搖勻后，在波長600nm下測量吸光度；(4)利用公式p＝1.071×(A1-2A2)/(0.42×3)計(jì)算水樣中的臭氧含量，式中p水樣中臭氧的濃度(mg/l)，A1步驟(2)測得吸光度，A2步驟(3)測得吸光度。本發(fā)明具有檢測步驟簡單、能使用自動(dòng)化儀器現(xiàn)場測定且檢測成本極低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N21/31GK101900671SQ201010232389
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者黃曉平 申請人:深圳市清時(shí)捷科技有限公司