[发明专利]流动注射臭氧氧化方式测量液相臭氧浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化学监测技术领域，具体地说是基于鲁米诺能够被臭氧所氧化而产生化学发光的现象，利用流动注射技术，通过空白溶液和被测水样-臭氧溶液所产生的化学发光强度的差别测量液相臭氧浓度的方法。

背景技术

臭氧发生器的广泛应用，使得液相臭氧浓度(DO₃)的测量十分重要。目前常用方法有碘量法、紫外分光光度法和靛蓝法等方法，它们具有各自的优缺点。如碘量法检测灵敏度高，但共存的大多数氧化剂干扰，反应化学剂量有争议；紫外分光光度法测定灵敏度较高，但由于臭氧不稳定，使该法准确度较低，臭氧分子在254.7nm处的直接紫外吸收受到来自同一吸收波长区域的溶解有机物或无机物的潜在干扰；靛蓝法具有好的检测效果，但是测量过程繁琐，操作难度大，非常容易引入误差，所以需要熟练的技术人员操作，技术能力要求高。

近年来，随着电子技术、新材料、新工艺、新的光学器件的发展，尤其是计算机技术的日新月异，通过自动分析仪来测量液相臭氧浓度的方法相应出现，虽然这些技术摆脱了实验室分析的一些缺点，如持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻等，但其还存在着稳定性差、灵敏度和分辨率低、离子干扰等难以克服的缺陷，使之应用范围受到限制，没能得到广泛的应用。

另外，液相中臭氧分子极易分解，发生链反应，传统是加捕获剂-碳酸氢钠来迅速消耗溶液中剩余的羟基自由基，一方面抑制溶液中臭氧分子分解，另一方面减少因为羟基自由基氧化鲁米诺产生化学发光给臭氧氧化鲁米诺带来干扰。但是碳酸氢钠在捕获羟基自由基过程中产生氢氧根离子，会改变体系的酸碱度，这样会促进臭氧分子分解，因此传统捕获剂-碳酸氢钠的使用会给测量体系带来误差。

同时，在臭氧与鲁米诺测量液相臭氧的方法中，由于水样中存在微量金属离子，如铁离子(Fe²⁺)、锰离子(Mn²⁺)、铜离子(Cu²⁺)等等，均能催化鲁米诺化学发光，基体水样中金属离子的干扰，使得测量结果存在误差。传统方法是加大重金属离子的浓度，通过采用浓度比天然水体中金属离子高几个数量级的钴离子等金属离子作为掩蔽剂，以较强的钴离子等金属催化发光信号掩盖水样中其他金属离子的催化作用，这样会使测量体系误差更大，而且带来非常大的二次误差，方法不具有环保性。

发明内容

本发明提供了一种流动注射臭氧氧化方式测量液相臭氧浓度的方法，一方面它可以解决现有分析技术存在的持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻，稳定性差，离子干扰等问题，另一方面它同样可以解决现有技术传统捕获剂的选择和基体水样中金属离子的干扰使测量结果存在误差等，尤其是产生二次污染的问题。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种流动注射臭氧氧化方式测量液相臭氧浓度的方法，所述方法采用检测装置，检测装置包括检测室、光电探测装置、控制装置、数据处理装置，输送臭氧溶液泵、鲁米诺溶液泵和金属螯合剂溶液泵，检测室通过管路与臭氧溶液管路、叔丁醇溶液管路、鲁米诺溶液管路及金属螯合剂溶液管路连接，所述方法通过所述检测装置按下述步骤进行：

(1)通过臭氧溶液泵输送被测臭氧溶液；

(2)臭氧溶液在臭氧溶液泵的作用下与叔丁醇路中的叔丁醇溶液混合；

(3)与叔丁醇混合后的溶液继续在管路中流动，流动一段距离后先后与鲁米诺溶液管路中的鲁米诺溶液和金属螯合剂溶液管路中的金属螯合剂溶液混合，混合溶液一同流入检测室，光电探测装置中的光电倍增管检测混合溶液中臭氧分子与鲁米诺产生的化学发光信号；

(4)光电倍增管对流通过的溶液所发出的光信号进行采集放大，并转换成电信号送入微型计算机数据处理系统，微型计算机数据处理系统对信号进行量化，计算出液相臭氧浓度的浓度，并进行显示、打印输出。

在本发明中，还具有以下技术特征，所述的臭氧溶液流量为0.05～0.10ml/min。

在本发明中，还具有以下技术特征，所述的叔丁醇溶液流量为0.5～1.0ml/min，浓度为0.1～0.3mol/L。

在本发明中，还具有以下技术特征，所述的鲁米诺溶液流量为0.5～1.0ml/min，浓度为(0.8～1.2)×10^-4mol/L。

在本发明中，还具有以下技术特征，所述的叔丁醇是一种理想的捕获剂，一方面可以迅速消耗溶液中剩余的羟基自由基，抑制溶液中臭氧分子分解，另一方在捕获羟基自由基过程中不产生影响测量体系的物质，不会给测量体系带来误差。