[发明专利]一种用于水中氯元素的实时测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体检测技术领域，尤其涉及一种用于水中氯元素的实时测量装置及方法。

背景技术

目前，对于氯离子检测有多种方法可以测量，总结起来主要有以下几种：

1、反相高效液相色谱法，检测限为0.01mg/L。其检测机理为根据疏溶剂理论，当溶质分子进入极性流动相后，即占据流动相中相应的空间，而排挤一部分溶剂分子。当溶质分子被流动相推动与同定相接触时，溶质分子的非极性部分或非极性因子会将非极性间定相上附着的溶剂膜排挤开，而直接与非极性固定相上的烷基官能团相结合(吸附)形成缔合络合物，构成单分子吸附层。当流动相极性减少时，这种疏溶剂斥力下降，会发生解缔，并将溶质分子解放而被洗脱下来。在此检测系统中，试样中阴离子保留时间固定不变，利用试样阴离子的这种特征可进行定性分析。同时试样中阴离子的质量浓度与负信号的高度(或峰面积)成正比，利用这种关系可进行定量分析。

2、摩尔法，检测限为5-100mg/L。检测机理为在中性至弱碱性范围内(pH6.5～10.5)，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小子铬酸银的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸盐以铬酸银的形式被沉淀，产生砖红色，指示滴定终点到达。

3、电位滴定法，检测限为5-100mg/L。检测机理为以双液型饱和甘汞电极为参比电极，以银电极为指示电极，水样用硝酸银标准液滴定至氯离子浓度与银离子浓度相等(即理论终点时)，两电极的电位差可作为终点电位，滴定至该电位时即停止滴定。从硝酸银标准液消耗体积可算出氯离子含量。

4、汞盐滴定法，检测限为1-100mg/L。检测机理为在p H 2.3～2.8的水溶液中，氯离子与汞离子反应，生成微解离的氯化汞。过量的汞离子与二苯卡巴腙(二苯偶氯碳酰肼)形成紫色络合物指示终点，可用汞盐滴定水样中氯化物含量。

5、共沉淀富集分光光度法，检测限为10-100ug/L。检测机理是基于磷酸铅沉淀做载体，共沉淀富集痕量氯化物，经高速离心机分离后，以硝酸铁-高氯酸溶液完全溶解沉淀，加硫氰酸汞-甲醇溶液显色，用分光光度法间接测定水中痕量氯化物。

6、比浊法，检测限为1-6mg/L。此方法是在比色法的基础上发展起来的，是根据测量光线通过悬浮液后透射光的强度进行分析的一种分析方法。

7、离子交换色谱法，检测限为0.1-20mg/L。检测机理为以离子交换树脂作固定相，在流动相带着试样通过离子交换树脂时，由于不同的离子与固定相具有不同的亲合力而获得分离的色谱法。

8、极谱法，检测限为0-5mg/L。极谱电极基本结构为极化电极(滴汞电极)通常和极化电压负端相连，参比电极(甘汞电极)和极化电压正端相连。当施加于两电极上的外加直流电压达到足以使被测电活性物质在滴汞电极上还原的分解电压之前，通过电解池的电流一直很小(此微小电流称为残余电流)，达到分解电压时，被测物质开始在滴汞电极上还原，产生极谱电流，此后极谱电流随外加电压增高而急剧增大，并逐渐达到极限值(极限电流)，不再随外加电压增高而增大。这样得到的电流-电压曲线，称为极谱波。极谱波的半波电位E1/2是被测物质的特征值，可用来进行定性分析。扩散电流依赖于被测物质从溶液本体向滴汞电极表面扩散的速度，其大小由溶液中被测物质的浓度决定，据此可进行定量分析。

水中氯元素除了以离子态(包括次氯酸，次氯酸根离子和溶解的元素氯)存在外，还有一部分以结合态(包括一氯胺、二氯胺、三氯化氮和有机氮化物的所有氯化衍生物)的形式存在，对于水中总氯的测定为当pH为6.2～6.5时，在过量的碘化钾存在下，试样中总氯与N，N-二乙基-1，4-苯二胺(DPD)反应，生成红色化合物，于510nm波长处，用分光光度法测定。

对于上述方法，其中反向高效液相色谱法虽然灵敏度比较高，但是技术复杂，仪器昂贵，样本必须经过预处理，不能实现实时测量；摩尔法、电位滴定法、汞盐滴定法这几种方法灵敏度较低，重现性差，误差大，并且容易受到其他离子(溴、碘、硫等离子)干扰，也不能实时在线测量；共沉淀富集分光光度法操作复杂，耗时耗力，同样不能实时在线测量；比浊法对水体pH值有要求，必须在酸性环境下，并且需要加入硝酸银，检测复杂，普适性差；离子交换色谱法由于离子交换树脂对不同离子的选择性不同，因此很难对不同形态的氯离子同时检测，更不能对结合态的氯元素进行检测；极谱法主要受到极谱电极的精度和寿命限制，需要每隔一两个月标定一次，测量速度比较慢，也是只能测量离子态氯元素。