淺談便攜式余氯分析儀的校準(zhǔn)

施江煥

(寧波市計量測試研究院，寧波 315040)

余氯是指余留在已加氯消毒水中的氯，主要為化合氯與游離氯，統(tǒng)稱總余氯。水中過量的余氯會損害人體健康，隨著人們對水質(zhì)中余氯含量的日益關(guān)注，便攜式水質(zhì)分析儀因其操作簡單、攜帶方便，適用于現(xiàn)場快速測定，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的水質(zhì)監(jiān)測。但是至今還沒有針對該類儀器的校準(zhǔn)方法，筆者根據(jù)儀器的基本性能，參考相關(guān)資料，提出并驗(yàn)證了該類儀器的校準(zhǔn)方法，為今后規(guī)程的制定提供了參考。

1 工作原理及結(jié)構(gòu)

目前，便攜式水質(zhì)分析儀主要是基于光度分析原理而研發(fā)的，以鄰聯(lián)甲苯胺比色法(OT)和N,N-二乙基對苯二胺法(DPD)為主。該類儀器是根據(jù)余氯與反應(yīng)試劑生成的反應(yīng)物對可見光選擇性吸收的原理而建立的比色分析方法，其中OT法中余氯與鄰聯(lián)甲苯胺反應(yīng)生成黃色的醌式化合物，DPD法中余氯與N,N-二乙基對苯二胺反應(yīng)生產(chǎn)紅色的絡(luò)合物。該類儀器主要由比色池、光源/單色器(發(fā)光二極管)、光電檢測器、微處理器組成。

2 校準(zhǔn)條件

2.1 校準(zhǔn)環(huán)境

環(huán)境溫度：15～30℃；環(huán)境濕度：不大于80%RH；工作電壓：(220±22)V。

2.2 校準(zhǔn)溶液

通過查閱相關(guān)資料[1]，可通過配制重鉻酸鉀-鉻酸鉀、高錳酸鉀比色溶液來分別進(jìn)行OT法和DPD法便攜式余氯分析儀的校準(zhǔn)。

(1)重鉻酸鉀-鉻酸鉀比色溶液的配制

pH 6.5的磷酸鹽緩沖溶液的配制：將無水磷酸氫二鈉(Na2HPO4)和無水磷酸二氫鉀(KH2PO4)置于105℃烘箱內(nèi)2 h，冷卻后，分別稱取4.57 g和9.23 g。將此兩種試劑共溶于純水中，并稀釋至1 000 mL。

重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液的配制：準(zhǔn)確稱取1.55 g干燥的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)及4.65 g鉻酸鉀(K2CrO4)，用pH 6.5的磷酸鹽緩沖溶液溶解并定容至1 000 mL。此溶液所產(chǎn)生的顏色相當(dāng)于10 mg/L余氯與鄰聯(lián)甲苯胺所產(chǎn)生的顏色。然后分別用pH 6.5的磷酸鹽緩沖溶液將10 mg/L余氯標(biāo)準(zhǔn)比色溶液稀釋至0.5、1.0、2.0、2.5 mg/L。

(2)高錳酸鉀比色溶液的配制

稱取0.09 g優(yōu)級純高錳酸鉀，用純水溶解并定容至1 000 mL。此溶液所產(chǎn)生的顏色相當(dāng)于100 mg/L余氯與N,N-二乙基對苯二胺所產(chǎn)生的顏色。分別用純水將100 mg/L余氯標(biāo)準(zhǔn)比色溶液稀釋至0.5、1.0、2.0、2.5 mg/L。

3 校準(zhǔn)方法及性能要求

結(jié)合儀器使用說明書，用超純水先將儀器調(diào)零，然后用2.5 mg/L余氯比色溶液調(diào)節(jié)儀器斜率至滿量程。筆者對便攜式余氯分析儀提出了零點(diǎn)漂移、示值誤差、示值測量重復(fù)性等3項(xiàng)計量性能要求，具體校準(zhǔn)方法如下。

(1)零點(diǎn)漂移

以超純水對儀器的零點(diǎn)漂移進(jìn)行校準(zhǔn)，在30 min內(nèi)每隔5 min記錄儀器示值Ci，設(shè)起始濃度為C0，按式(1)計算零點(diǎn)漂移ΔCi，取絕對值最大的ΔCi為儀器的零點(diǎn)漂移，計算方法如下：

(1)

(2)示值誤差

(2)

(3)示值測量重復(fù)性

規(guī)定以濃度為1.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)比色溶液進(jìn)行儀器的示值重復(fù)性校準(zhǔn)，對儀器連續(xù)測量7次，記錄測量值Ci，并按式(3)、(4)分別計算測量平均值和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，按式(5)計算出相對標(biāo)準(zhǔn)偏差即為儀器的示值測量重復(fù)性。

(3)

(4)

(5)

(4)性能要求

根據(jù)儀器的基本性能及以往的校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，確定被檢儀器的性能要求如表1。

表1 儀器的性能要求

4 方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述校準(zhǔn)方法的可行性，分別選取代表性的便攜式余氯分析儀：上海海恒機(jī)電公司YL-1A型(OT法)，美國哈希公司PCII型(DPD法)，利用規(guī)定的余氯比色溶液來進(jìn)行零點(diǎn)漂移、示值誤差、示值測量重復(fù)性的校準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表2、表3，求得儀器的各項(xiàng)計量性能均符合表1要求。

表2 YL-1A型分析儀測量數(shù)據(jù)

表3 PCII型分析儀測量數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

對便攜式余氯分析儀提出了各項(xiàng)計量性能，并對校準(zhǔn)方法進(jìn)行了探討、驗(yàn)證，為今后規(guī)程的制定提供了參考。建議便攜式余氯分析儀在首次使用前和修理后進(jìn)行計量性能測試，以確保水質(zhì)監(jiān)測中余氯檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、一致。

[1] GB/T 5750-2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法[S].