專利名稱：快速測定水中臭氧的方法及儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及環境監測方法和儀器，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：
微量的臭氧可以起到消毒殺菌作用，使人產生爽快和振奮的感覺，在工業上還可 用來處理不易降解的含聚氯聯苯，苯酚，萘等多環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反應活性，具有強烈的刺激性，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，對眼睛亦輕度刺激作用。當濃度 增高時對人體和生物組織都有直接損害。如當臭氧的濃度為0. 21時，呼吸兩小時，便使肺 活量減少20%，當臭氧的濃度為0. 64時。對鼻子和胸部可產生刺激感，若濃度達2. 14-4. 28 時，呼吸1-2小時后，眼和呼吸器官發干，有急性的灼燒感，頭痛，中樞神經發生障礙，時間 再長，則思維能力下降，可導致人的思維紊亂。嚴重時可導致肺氣腫和肺水腫。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，如誘發淋巴細胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產生溶血反應。臭氧對植物的生長發育和生理功能的影響也較大，表現在抑制植物根，莖的發育 和生長。還能抑制花粉的發芽，引起落葉，落果等。臭氧還能引起光合作用，呼吸作用，磷酸 化等過程發生變化，引起植物的代謝紊亂。據報道，在美國，臭氧對大多數農作物及森林作 物樹種的危害比其他空氣污染物都大，隨著石油，汽車工業的發展，臭氧對植物的危害將會 日益增加，因此對環境中臭氧含量的監測具有重大的意義，現在使用最多的臭氧含量測定 法是酸性靛藍比色法。
IOOx (A1-A2)目前按照國標酸性靛藍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代入公式計算出結果。這種檢測方法存在計 算麻煩，容易出錯的不足。無法現場檢測或使用成本昂貴。
發明內容
針對上述提出的問題，本發明目的在于提供一種能用于現場檢測、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。此方法的實現是基于1.071X(A1-2A2)/\0Q)x{A\-A2)
(0. 42X3)此公式，此公式是由國標酸性靛藍法測定臭氧的算法公式為
P =
推導而來。以下為公式推導過程式中f已知為0. 42常量因子f以靈敏度因子20000/cm為基礎，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，后再繼續往里再加等體積的水樣測得A2。若水樣 不含臭氧，相當于稀釋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，對于圓形比色皿，與一般光度計的平面比色皿的透光性能有微小差異，公式需乘以校準 系數k = 1. 071 (由實驗獲得)，經過實驗得到ρ = 1.071X (Α1-2Α2)/(0. 42 Xb)綜上公式推導變形為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驗方式上的變化，從而實現能利用此公式生產用于現場檢 測的儀器，由于不需使用兩個比色瓶，且比色瓶可重復使用，大大降低了使用成本。①現場檢測臭氧極為活潑，需在現場測定。測定臭氧國標使用“酸性靛藍法”目前沒有使用此 方法現場測定臭氧的便攜式測定儀。所以只能帶回實驗室檢測，但是由于臭氧極為活潑變 化極快，所以在實驗室測得的數據無法真實反映水質臭氧含量。消毒效果無法保障。所以 發明生產用于現場檢測臭氧的儀器十分必要。②使用成本低廉國外有生產這種適用于現場檢測的基于國標“酸性靛藍法”的便攜式臭氧測定儀， 比如哈希公司生產的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配 的真空安瓿瓶(內裝試劑)取蒸餾水調零，在用另一真空安瓿瓶(內裝試劑)取待測水樣， 放入DR890測定得到結果。由于使用的安瓿瓶即是裝試劑用又當比色瓶，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，每測一個水樣的試劑使用成本大概 為20元。根據國標要求，對于這些消毒劑指標需每個小時檢測一次，且需至少檢測出廠水 及管網水，這樣的檢測成本是國內任何一個水廠都無法承擔的。而由于此公式的演變之后， 可實現只利用一個比色屏(皿)，并且可重復使用。檢測成本可降到國外成本的10%，甚至 更低。
本發明是這樣實現的，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分別為755份和1份的 細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。為了使用自動化儀器進行測定，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，其計算也是通過儀器 內的處理器進行的，并直接將結果顯示在儀器的顯示屏上。本發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，所述外殼內設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對 應設置有光源和接收管，使從該光源發出的光能透過比色管被接收管接收到，所述外殼內 固定設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，在外殼內設置有為儀器供電的電池。為了避免光線分解測定時水樣中的臭氧，在外殼上設置有能遮擋住比色管在露在 外殼外的光線的遮光罩。作為一種優選方式，顯示屏為LED屏。作為一種優選方式，按鍵為貼膜按鍵。作為一種優選方式，比色管架底部設置有起緩沖作用的杯墊。本發明的由于采用把國標的復雜的算法簡化，該算法簡化之后使的計算十分簡 單，并能使得把該方法從手工方法或者復雜的儀器方法轉變成簡單的儀器方法。因此本發 明具有檢測步驟簡單、不易出錯、能使用自動化儀器測定臭氧的優點。
圖1為本發明快速測定水中臭氧的儀器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例并對照附圖對本發明作進一步詳細說明。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 內設置有與比色管6配合的能固定比色管6的比色管架11，比色管架11底部設置有起緩 沖作用的杯墊10，比色管架11的兩側對應設置有能發射波長600nm的光源7和接收管4， 使從該光源7發出的波長600nm的光能透過比色管6被接收管4接收到，所述外殼9內固定設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內還設置有為儀器供電 的電池8，在外殼9上設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分別為755份和1份的 細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發出的波長 600nm的光透過比色管6被接收管4接收到，并轉換成數據貯存在主板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發出的波長 600nm的光透過比色管6被接收管4接收到，并轉換成數據貯存在主板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；并直接將結果顯示在儀器的LED屏3上。以上是對本發明快速測定水中臭氧的方法及儀器進行了闡述，用于幫助理解本發 明，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發明原理下所作 的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
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分別為755份和1份的細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.根據權利要求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，其計算也是通過儀器內的處理器進行的，并直接將結果顯示在儀器的顯示屏上。
3.一種利用權利要求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設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 的兩側對應設置有光源和接收管，使從該光源發出的光能透過比色管被接收管接收到，所 述外殼內固定設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.根據權利要求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設置有 為儀器供電的電池。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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 設置有起緩沖作用的杯墊。
9.根據權利要求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分別為755份和1份的細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。本發明具有檢測步驟簡單、能使用自動化儀器現場測定且檢測成本極低的優點。
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 優先權日2010年7月20日
發明者黃曉平 申請人:深圳市清時捷科技有限公司