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單位：中國預防醫學科學院環境衛生監測所，北京100021

關鍵詞：臭氧；硫酸-4-氨基-N，N-二乙基苯胺；分光光度法

摘要：建立了水中臭氧的KI-硫酸-4-氨基-N，N-二乙基苯胺(DPD)分光光度測定法。此方法是在pH3.35條件下，根據臭氧與碘化鉀的定量反應：O3+2I-+2H+→O2+I2+H2O，生成的I2與DPD反應顯粉紅色，在510nm處用分光光度計測定，直接測定的線型范圍為0～1.00mg/L，很低檢測濃度為0.01 mg/L，相對標準偏差為1.2%～2.7%(n=10)，回收率在98.6%～106.6%之間。應用此方法對各種水樣進行了測定并和碘量法做了比較，結果基本相符。該方法實用、可靠，用于實際水樣中臭氧的測定，結果滿意。

中圖分類號：R123.1文獻標識碼：B

文章編號：1000-8020(2000)03-0151-03

Rapid determination of the ozone in water

Song Yu, Cai Shilin, Zhang Weiqiang

(Institute of Environment Health Monitoring, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing 100021,China)

Abstract：A new potassium iodide－N, N-diethy1-1,4-phenylen-ediammonium sulfate(DPD) spectrophotometry method for the determination of the ozone in water was established. The method was based on the quantitative reaction between the ozone and potassium iodide in buffered solution(pH 3.35)：O3+2I-+2H+→O2+I2+H2O.Iodine could react with DPD regent and produce pink color. Its absorption was determined at 510nm with spectrophotometer. The range of direct determination was 0—1.00mg/L. Beer's law was obeyed in this range. The detection limit was 0.01mg/L. The relative standard deviations were from 1.2% to 2.7%(n=10). The recoveries were from 98.6% to 106.6%.Water samples were determined with both this method and iodimetry. The results were comparable. The method was applied to the determination of the ozone in water sample with satisfactory results. It was practical and reliable.

Key words:ozone, N, N-diethy1-1,4-phenylen-ediammonium sulfate, spectrophotometry

臭氧是一種強氧化劑，能破壞使水產生臭和味的有機化合物和有色的有機物，能將亞鐵和亞錳氧化為高價氧化物水中臭氧，然后通過沉淀過濾除去；臭氧還是一種強殺菌劑，對殺滅細菌和病毒等微生物有顯著的效果。

目前水中臭氧的測定方法主要有碘量法、靛藍比色法、尿素法、鉻酸紫鉀(ACVK)法和連續自動測定法等。國內常用的是碘量法［1］，但此法操作復雜，需要氣源，難以實現現場快速測定的要求。本文針對水中的臭氧提出了一種KI-硫酸-4-氨基-N，N-二乙基苯胺(DPD)分光光度測定方法。此法是通過臭氧氧化碘化鉀生成碘，碘再與DPD作用顯粉紅色這一機理，在510nm處用分光光度計測定，用EDTA-2Na消除Ca2+、Fe3+、SO2-4和HCO-3的干擾，而EDTA-2Na的加入和用量對吸光度無影響。經選擇各種水樣進行測定，都得到較為滿意的結果，并且此方法操作簡單，適用于現場測定，在測定高濃度臭氧時，采用直接稀釋后測定，同時也可消除干擾物的影響。

1材料與方法

1.1儀器

722型分光光度計()；BX4型臭氧發生器(北京環境科學保護研究所)；Mettler天平。

1.2試劑

臭氧標準使用液(用碘配制)： 稱取13.0g碘和20.0g碘化鉀于乳缽中，加少許純水(本文中純水均為離子交換法制備的去離子水，25℃時電阻率大于5×105Ω·cm)研磨使碘溶解，加純水稀釋定容于100ml容量瓶中一氧化碳報警器，用玻璃砂芯漏斗過濾，貯于棕色瓶中，用0.1mol/L的硫代硫酸鈉溶液標定，該碘液的濃度為0.1014mol/L。移取0.1014mol/L的碘液38.66ml用純水稀釋定容于1000ml的容量瓶中，該碘液的濃度為1000mg/L，移取該碘液5.29ml用純水稀釋定容于100ml容量瓶中，得到52.90mg/L的碘使用液，該碘液相當于臭氧標準使用液5.00mg/L。

碘化鉀溶液(20g/L)：稱取2g分析純的碘化鉀，用新煮沸并冷卻至室溫的純水溶解并定容于100ml的容量瓶中，貯于棕色瓶中。

DPD溶液(1g/L)：稱取1ETPD，溶于含0.8ml 1+3硫酸溶液及0.2gEDTA-2Na的無氯純水(在無氯純水中加入少量氯水或漂白粉精溶液，使水中總余氯濃度約為0.5mg/L，加熱煮沸除氯，冷卻后備用)中，并稀釋定容至1000ml的容量瓶中。用棕色瓶在冷暗處保存，貯存中如溶液顏色變紅(在510nm處試劑空白的吸光度超過0.002)即應重配。

EDTA-2Na溶液(4g/L)：稱取4g分析純的EDTA-2Na用純水溶解并定容于1000ml的容量瓶中。

緩沖溶液(pH3.35)：稱取8.28g分析純的檸檬酸和5.40g檸檬酸三鈉用純水溶解并定容于1000ml的容量瓶中。

1.3實驗方法

水中臭氧的測定：向10ml的具塞比色管中加入pH3.35的緩沖溶液1.0ml，EDTA-2Na溶液1.0ml，KI溶液1.0ml，DPD溶液1.0ml，加純水至9.0ml，混勻后加入1.0ml臭氧水，顛倒混勻，3分鐘后在722型分光光度計上用1cm的比色皿，于波長510nm處，以純水為參比，測定溶液的吸光度，然后在以相同方法測定得到的臭氧標準溶液的工作曲線上查得相應的臭氧濃度，再乘以稀釋倍數(10)既為水中臭氧的濃度(在測定臭氧濃度時，可以根據臭氧的實際濃度調整臭氧水與純水的加入量，使臭氧在測定時的濃度在0～1.00mg/L之間，計算臭氧的實際濃度時再乘以稀釋倍數即可)。

2結果

2.1吸收曲線

分別測定低、中、高3個臭氧濃度的樣品顯色后在不同波長下的吸光度，由實驗結果可知，該反應的吸收曲線分別在510nm和550nm處有2個吸收峰，后確定峰形較緩的510nm為該方法的測定波長。

2.2酸度的影響

2.2.1DPD與I2反應的很優等pH在不同pH的緩沖溶液中只加入DPD溶液，以純水為參比測定溶液的吸光度A1(試劑空白)，同時在不同pH的緩沖溶液中加入DPD溶液和碘標準使用液，以試劑空白為參比測定溶液的吸光度A2水中臭氧，實驗結果如圖1。因pH大于2.86時水中臭氧，溶液有穩定的吸光度，而pH大于5.10時試劑空白的吸光度明顯增加，因此DPD與I2反應的很優等pH值在2.86～5.10之間。

圖1DPD與I2反應的很優等pH

2.2.2O3氧化I-轉化為I2的很優等pH取不同pH的緩沖溶液5ml代替碘量法中的硫酸溶液對臭氧水樣進行滴定，測定結果記為C1，測定每個樣品的同時用碘量法作對比滴定，測定結果記為C2，然后計算該組測定結果的相對誤差，即(C1-C2)×接近滿分／C2。再做速測法和碘量法測定同一水樣臭氧濃度的實驗，也計算該組測定結果的相對誤差，即(C速測法-C碘量法)×接近滿分／C碘量法。實驗結果如附表所示。2組實驗均顯示，溶液的pH應在3.13～3.81之間，2組實驗結果的差別才能控制在±5.0%內。

附表O3氧化I-轉化為I2的很優等pH

編號

pH

(C1-C2)

×接近滿分／C2

(C速測法-C碘量法)

×接近滿分／C碘量法

1

2.85

-4.5

／

2

3.13

0.9

-5.4

3

3.35

3.9

3.3

4

3.58

0

2.8

5

3.81

-3.1

-2.3

6

4.02

-11.9

-9.6

綜合實驗2.2.1和2.2.2的結果可以看出，控制溶液的pH在3.13～3.81之間，O3氧化I-轉化為I2有較好的轉化率，并且生成的I2可與DPD充分反應。該方法選用pH3.35的緩沖溶液，可將溶液的pH值較好的控制在所需范圍內。

2.3顯色時間的影響

測定反應后不同時間溶液的吸光度，由實驗結果可知吸光度在3分鐘后即可達到穩定，10分鐘后吸光度略有下降，因此確定顯色后3分鐘立即測定吸光度。

2.4顯色溫度的影響

測定不同環境溫度下，同一臭氧溶液顯色后的吸光度，由實驗結果可知，環境溫度在0～30℃之間對該反應無影響。

2.5碘化鉀用量對吸光度的影響

測定不同KI加入量時顯色后溶液的吸光度，由實驗結果可知，KI用量0.4～6.4mg/ml對吸光度無影響，因此確定用2.0mg/ml(相當于20g/L的KI溶液1.0ml)作為實際測定條件。

2.6DPD用量對吸光度的影響

測定不同DPD加入量時顯色后溶液的吸光度，由實驗結果可知，DPD的用量在0.08～0.50mg/ml之間對吸光度無影響，因此確定用0.10mg/ml(相當于1g/L的DPD溶液1.0ml)作為實際測定條件。

2.7干擾離子的影響及消除

同時測定含有干擾離子(實際測定時的濃度相當于飲水衛生標準很高限量的10倍)和不含干擾離子的溶液的吸光度，比色管中均不加入EDTA-2Na溶液，由實驗結果可知，干擾離子Mn2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、NO3-N、Cl-、F-、SiO2對該反應無影響，Fe3+、SO2-4、Ca2+、HCO-3對該反應有影響。比色管中若加入4 g/L的EDTA-2Na溶液1.0ml，即能很好的消除SO2-4、Ca2+、Fe3+和HCO-3的干擾，而EDTA-2Na的加入和用量對吸光度無影響。

2.8水樣的測定

2.8.1工作曲線依1.3實驗方法所得結果作工作曲線。實驗結果如圖2，由實驗結果可知，臭氧濃度在0～1.00mg/L的范圍內符合比耳定律，很低檢測濃度為0.01mg/L，此時溶液的吸光度為0.02。

圖2工作曲線

經計算，臭氧濃度在0～1.00mg/L時，n=6，r=0.99954，b=0.382，a=0.0122。

2.8.2方法的精密度分別測定低、中、高(濃度分別為0.12、0.25、0.32mg/L)3個樣品中臭氧的含量，每個樣品測定10個結果，3組實驗的相對標準偏差分別為2.7%、1.7%和1.2%。由實驗結果可以看出，該方法具有較好的精密度。

2.8.3方法的準確度用速測法和碘量法同時測定8份水樣(4份去離子水，3份礦泉水，1份湖泊水)的臭氧含量，然后進行比較，速測法與碘量法測定結果的相對誤差在-1.3%～6.0%，說明該方法具有較好的準確度。

2.8.4方法的回收實驗在反應液中預先加入標準碘使用液，再進行測定，與不加入標準碘使用液的測定結果進行比較，該方法的回收率為98.6%～106.6%，說明該方法有較好的回收率。

本法適宜經臭氧消毒的生活飲用水、礦泉水中臭氧濃度的測定。相當于飲水衛生標準10倍的Mn2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、NO3-N、Cl-、F-、SiO2、SO2-4、Ca2+、Fe3+、HCO-3對該反應無影響。

該反應的pH值對I-轉化為I2及I2與DPD的反應影響很大，因此采用pH3.35檸檬酸鹽緩沖液，將反應的pH控制在3.13～3.81之間，檸檬酸還能與金屬離子絡和氨氣報警器，具有抗金屬離子干擾的作用。

該方法的各種固體試劑按測定時的使用量成比例地混勻，再加入稀釋劑制粒壓成片劑后，試劑的穩定性更好。片劑溶解后即可供現場測定臭氧使用，尤其適用于低濃度臭氧的測定，操作簡單、準確，易于掌握。

作者簡介：宋鈺，女，本科，實習研究員

參考文獻

1，張宏陶.水質分析大全.重慶：科學技術出版社重慶分社，1989

2，吳辛友，袁盛銓，翟金銑.分析試劑的提純與配制.北京：冶金工業出版社，1989

3，常文保，李克安.簡明分析化學手冊.北京：北京大學出版社，1981

4，樓書聰.化學試劑配制手冊.南京：江蘇科學技術出版社，1993

(1999-10-27收稿)

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