一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，包括以下步骤：(1)预检测：取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，分别记为A1、B1和C1；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺：调节水样pH到6‑8，加入还原剂亚砷酸盐，反应；(3)剩余总氯检测：检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2；(4)计算无效消毒组分比值＝A2/A1。与现有技术相比，本发明专利技术具有测量精准，检测成本低，操作简单快捷，便于实现现场即时评估等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法
本专利技术涉及自来水杀菌能力检测技术，尤其是涉及一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法。
技术介绍
自由氯和氯胺是目前饮用水处理过程中两种最常用的消毒剂，其具有杀菌效果好、持久性强以及成本低廉等优点。由于水中广泛存在天然有机物(NOM)，在氯(胺)化过程中，NOM中带有氨基结构的有机物容易与自由氯或氯胺反应产生有机氯胺。相比无机的一氯胺和二氯胺，这类有机氯胺的氧化杀菌能力很弱。然而，传统的N,N-diethyl-p-phenylenediamine(DPD)试剂显色法却无法将这类有机氯胺和无机氯胺进行有效区分，即有机氯胺也会被当作总氯的一部分被检出，这就导致水厂出厂水中消毒剂的实际氧化杀菌能力被高估，从而使水质面临较高的生物安全风险。有研究发现，饮用水氯(胺)化消毒后，水中有机氯胺在总氯中所占百分比可达到10％左右。由于这部分氧化能力较弱的有机氯胺的存在，单纯检测总氯浓度便不足以有效评判水中的实际杀菌消毒能力。而目前检验氯(胺)化后水中消毒剂的氧化杀菌效果的方法主要有两种。一种是直接利用细菌的灭活效果来判定，但这种方法涉及无菌操作、菌种培养和筛选、培养基配制、菌落接种和定量等一系列复杂耗时的步骤，不利于水厂快速检测。另一种则是检测水中氧化杀菌能力较弱的有机氯胺。目前针对有机氯胺的检测方法又分为两大类。一类是直接检测法，即借助质谱等高端分析仪器对有机氯胺进行检测，这类方法不但对仪器和操作要求高，而且只能针对单种有机氯胺进行检测，而水中有机氯胺是一类复杂的混合物，因此该方法存在较大的局限性。另一类是间接检测法，即用总氯减去自由氯、一氯胺、二氯胺和三氯胺，即可得到所需的有机氯胺。其中总氯和自由氯可以通过传统的DPD显色法测定，一氯胺可通过MonochlorF试剂(美国哈希公司)法测定，而二氯胺和三氯胺目前只能通过膜进样质谱法(MIMS)测定，该方法同样具有成本高操作复杂等局限性。有研究发现，三氯胺在实际消毒过程中生成量极少，可以忽略，而二氯胺在pH≥7.0且氯(胺)化时间不长的情况下也可忽略，此时有机氯胺可以通过总氯减去自由氯和一氯胺获得。然而研究发现，随时间的增加，部分一氯胺会逐渐转化为二氯胺，此时，二氯胺的含量则不容忽视，上述简化方法也无法适用。因此，亟需开发一种简便而又可靠的检测方法，来帮助水厂甄别出厂水中氧化杀菌能力较弱的这类有机氯胺。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度(mg/L，以Cl2计)，分别记为A1、B1和C1；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺调节水样pH到6～8，加入还原剂亚砷酸盐，反应；(3)剩余总氯检测检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2(即为无效氯胺)，则有效氯胺的浓度记为A1－A2。步骤(1)中，原始总氯和自由氯的浓度通过DPD分光光度法测定；一氯胺的浓度通过MonochlorF试剂(美国哈希公司)法测定。步骤(2)中调节水样pH的试剂为5mM的磷酸盐缓冲液。所述的亚砷酸盐为亚砷酸钠或亚砷酸钾。所述的亚砷酸盐的投加量为(0.02～0.025)×(B1+C1)+(0.237～0.296)×(A1–B1–C1)，(单位mmol/L)。采用该计算方法得到的亚砷酸盐投加量，既可以保证将有效消毒组分完全去除，又可以最大限度地保留无效消毒组分。反之，若投加量过小，有效消毒组分不能完全去除，不能筛分有效和无效组分；若投加量过大，无效消毒组分也会被去除，得不到检测结果。加入亚砷酸盐后，水样反应的时间为1～5min。步骤(3)中剩余总氯的浓度通过DPD分光光度法检测。自来水中总氯实际杀菌能力的评判原则为：无效消毒组分比值越大，水样中原始总氯的实际杀菌能力越弱。由于自来水中的总氯主要包括氯胺和自由氯，而氯胺又分为有机氯胺和无机氯胺，有机氯胺氧化能力弱于自由氯和无机氯胺(主要是一氯胺和二氯胺，三氯胺可忽略)。本专利技术通过择取亚砷酸盐(优选亚砷酸钠)作为还原剂，利用其较弱的还原性以及还原能力受pH影响而变化的特性，筛选除去总氯中氧化能力较强的自由氯、无机氯胺和部分具有一定氧化能力的有机氯胺，总氯中的剩余部分则为有机氯胺中氧化能力最弱的部分，即无效氯胺，此部分在总氯中占比越大，表明实际的氧化杀菌效果越差，从而完成对自来水总氯实际杀菌效果的评估。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术中经亚砷酸盐还原分离出的无效氯胺已经过微生物灭活性能检验，并证明了其无效性，通过测得的总氯中的无效氯胺与有效氯胺的含量及其各自占总氯的比值，可用来评估自来水中总氯的实际氧化杀菌能力，测试结果精确可靠，对降低自来水二次污染风险具有重要意义。(2)本专利技术的方法无需大型昂贵的分析仪器，只需借助一台可见分光光度计和pH计，且所使用检测试剂均可购买，成本较低。(3)本专利技术中反应条件很容易控制，操作简单快捷，整个过程耗时约15分钟，便于实现现场即时评估。附图说明图1为自来水中不同余氯组分在相同浓度下的氧化杀菌能力对比图；图2为自来水中总氯与无效消毒组分比值随时间的变化图；图3为不同水样消毒后总氯的无效消毒组分的比值对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，分别记为A1、B1和C1，总氯和自由氯采用DPD分光光度法测定，一氯胺采用MonochlorF试剂(美国哈希公司)分光光度法测定(单位为mg/L，以Cl2计)；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺采用5mM磷酸盐缓冲液调节水样pH到7，加入还原剂亚砷酸盐，亚砷酸钠投加量为0.022×(B1+C1)+0.262×(A1–B1–C1)(单位为mmol/L)，反应2min；(3)剩余总氯检测检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2(mg/L，以Cl2计)；(4)计算无效消毒组分比值＝A2/A1。实施例1-1一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，分别记为A1、B1和C1，总氯和自由氯采用DPD分光光度法测定，一氯胺采用MonochlorF试剂(美国哈希公司)分光光度法测定(单位为mg/L，以Cl2计)；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺采用5mM磷酸盐缓冲液调节水样pH到6，加入还原剂亚砷酸盐，亚砷酸钠投加量为0.025×(B1+C1)+0.296×(A1–B1–C1)(单位为mmol/L)，反应2min；(3)剩余总氯检测检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2(mg/L，以Cl2计)；(4)计算无效消毒组分比值＝A2/A1。实施例1-2一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，分别记为A1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，mg/L，以Cl2计，分别记为A1、B1和C1；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺调节水样pH到6‑8，加入还原剂亚砷酸盐，反应；(3)剩余总氯检测检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2，即为无效氯胺，则有效氯胺的浓度记为A1－A2。

【技术特征摘要】
1.一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预检测取水样，检测其中的原始总氯、自由氯和一氯胺的浓度，mg/L，以Cl2计，分别记为A1、B1和C1；(2)筛选出无氧化杀菌能力的有机氯胺调节水样pH到6-8，加入还原剂亚砷酸盐，反应；(3)剩余总氯检测检测步骤(2)中反应后的水样中的剩余总氯浓度，记为A2，即为无效氯胺，则有效氯胺的浓度记为A1－A2。2.根据权利要求1所述的一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，原始总氯和自由氯的浓度通过DPD分光光度法测定；一氯胺的浓度通过MonochlorF试剂法测定。3.根据权利要求1所述的一种快速甄别自来水总氯中的无效氯胺和有效氯胺的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天阳，徐斌，王安琪，张民盛，夏圣骥，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31