[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。