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UV1901PC紫外分光光度计紫外254指标的研究
时间:2018-10-15 点击次数:711

在水资源监控能力建设中,水资源监测设备起很大作用,本监测实验室通过国家水资源监控能力建设项 目购置了相应的仪器设备。为了发挥监测设备的作用,对其中的UV1901PC双光束紫外可见分光光度计 在254 nm下对有机物的吸收值做了研究。通过对南运河四女寺枢纽节制闸下600 m河段实验水体进行紫外监 测,研究了紫外吸收值作为有机物替代参数的可能性。结果表明:水体中溶解态与颗粒态有机物在254 nm下的 紫外吸光度值分别为0.107和0.165;邻苯二甲酸氢钾溶液在波长254 nm处有很好的响应性和重现性;254值与 CODCr值之间呈很好的线性关系,可以体现出COD的变化趋势。本研究对紫外分光光度计更广泛应用及紫外吸 收值作为有机物替代参数具有示范作用。

水资源是人类生存和发展所必需的基本资源, 是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是生态 与环境的重要控制性要素。为了提升水资源监控能 力,以便更好地履行水资源监测职能,相应的监测设 备必不可少,而其中的紫外可见分光光度计更是应 用广、操作简单的设备之一。它对于分析人员 来说是有用的分析工具之一,几乎每一个分析实 验室都离不开紫外可见分光光度计。紫外可见分光光度法是根据物质分子对波长为200~760nm的电 磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结 构分析方法,具有操作简单、准确度高、重现性好等 优点[1]。 评价水体的治理效果主要看其水质参数的变 化,如氨氮、COD、总磷、总氮等,其中COD是重要指 标之一[2]。传统重铬酸钾氧化法测COD具有耗时 长、药品消耗量大等不足,而COD在线监测仪则由 于价格昂贵、用于重污染水监测准确度较低在应用 上受到限制[3]。

紫外254是20世纪70年代提出的评价水中有机污 染物的指标,是衡量水中有机物指标的一项重要控 制参数[4]。它是指在波长254nm处单位比色皿光程 下的紫外吸光度。日本已于1978年将紫外254值列为 水质监测的正式指标,欧洲也已将其作为水厂去除 有机物效果的监测指标。与传统重铬酸钾氧化法相 比,其具有便捷快速等优点,同时也能克服COD在 线监测仪器昂贵的问题。国内外许多文献资料表 明,水样UV254值大小与水中TOC、DOC、COD等具有 一定的相关性,可间接反映水中有机物污染的程度[5-7]。 因此,对特定性质的污水,若紫外254与其COD有良好 的相关性,用紫外254作为COD的替代参数,监测快速、 操作简便、成本低廉。 笔者以南运河四女寺生态修复[8]段水体作为研 究对象,研究各断面紫外254值和不同波长下的紫外吸 收值变化情况,以此评价生态修复的效果。同时,研 究了紫外254与相应的CODCr值的关系,探讨紫外254作为 COD的替代参数的可行性。 1 试验断面和方法 1.1 监测断面 从南运河四女寺闸至其下游600m河道范围内 的试验区域内(如图1所示),分别选择闸上(A1,进 水)、闸下上游(A2)、闸下中游(A3)、闸下下游(A4, 出水) 4个断面进行采样监测。监测时间为2014年9 月15日—10月28日的1.5月时间,每周监测1次。
1.2 试验试剂 取0.4251g的邻苯二甲酸氢钾(在105~110℃ 下干燥至恒重后)溶于水,转至500mL容量瓶中,稀 释至刻度线,此溶液COD值为1000mg/L。分别取 此液2.5、 5、10、15、20mL至100mL容量瓶中,定 容。系列溶液理论COD分别为25.0、50.0、100.0、 150.0、200.0mg/L。 1.3 试验仪器 UV1901PC双光束紫外可见分光光度计 。

1.4 试验方法 将同一水样分为2份, 1份用抽滤泵过滤,另1 份保持原样。采用UV1901PC双光束紫外可见分光 光度计,以1cm比色皿蒸馏水作参比,测定样品在 不同波长下的吸光度。 2 结果与讨论 2.1 试验段水体紫外254值的变化情况 图2显示了试验段水体紫外254值的变化情况。 由图2可以看出,与试验段进水水体A1的UV254相 比,随着生物制剂的投放以及生态措施的作用,各断 面UV254值明显减小,迅速进入稳定阶段,治理效果 明显。

通过对以上数据的分析可以发现治理效果明 显,生物制剂的投入能够降低水体中的溶解性物质 和有机物的含量。通过向目标水体中投加生物制剂 可以促进水中的大分子化合物分解成小分子化合 物,从而削减水体的污染负荷,增强水体的复氧功 能,使水体的溶解氧浓度升高,降解有机物,削减河 道底质的有机质含量。 2.2 波长200~390nm下紫外测定值 图3为200~400nm波长范围内4个断面水样的 紫外吸收光谱叠加图。从图3可以看出,四女寺闸 上(A1)水体的紫外吸收光谱与其它3个点的有明显 不同。水体处理前有机物种类多且结构复杂,多为 带苯环或共轭双键的有机物,经过生物处理后,长链 有机物被降解为短链有机物,大分子有机物被降解 为小分子有机物,紫外吸收光谱与处理前相比发生 蓝移。 水样在200nm附近产生明显的吸收峰,主要是 由溶解氧、水分子吸收能量产生的,不适宜用作表征 废水中有机物的含量,而波长200~226nm范围内可 能存在无机离子的强吸收,如NO-3在220nm以下波 长有相当强的吸收,也不适宜表征有机物的含量。

因此,许多研究成果推荐采用波长254nm处UV254值 进行定量分析。从图3可以看出,在波长254nm处, 节制闸下水体的紫外吸收光谱值比四女寺闸上的明 显降低很多,说明经过生物处理后,长链有机物被降 解为短链有机物,大分子有机物被降解为小分子有 机物[9]。

2.3 溶解态与颗粒态有机物情况 水体中的有机物分为溶解态和颗粒态,一般 情况下,颗粒态的有机物可以通过水体过滤除去[10]。 对水体过滤后进行紫外扫描,对过滤和未过滤的 水体进行分析。由图4可以看出,过滤的水样测 定值比未过滤的值要小。过滤后水体只含有溶解 态有机物,溶解态有机物紫外254平均值为0.165;未 过滤水体有机物包含溶解态和颗粒态,紫外254平均 值为0.272,水体中颗粒态有机物的UV254 则为 0.107。

2.4 紫外254值与CODCr的关系及比较 2.4.1 邻苯二甲酸氢钾标准溶液的吸光度值 图5为邻苯二甲酸氢钾溶液的UV254值。由图5 可以看出,两者之间相关性[11]特别好(r=0.9996),可 以以此作为水样COD测定值的标准曲线。

2.4.2 紫外254值与CODCr的关系 对四女寺节制闸下水体分别进行UV254和COD 铬法测定,选取部分数据做线性拟合,拟合曲线如图 6所示。由图6可见,拟合曲线中的相关系数为r= 0.9875,相关性较高。

2.4.3 紫外法和铬法测定的COD比较 水样在254nm下的吸光度值按邻苯二甲酸氢 钾标准曲线换算出COD值。 通过2种方法测定值的比较,可以看出紫外 254nm处的值明显小于传统铬法的COD值。这是 因为,铬法测定COD是指在一定条件下,经重铬酸 钾氧化处理时水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗 的重铬酸盐相对应的氧的质量浓度,几乎能够测定 出所有的耗氧物质。而UV254法是首先在波长254 nm处单位比色皿光程下测定邻苯二甲酸氢钾系列 溶液紫外吸光度,绘制出标准曲线,再测定水样的紫 外吸光度,通过曲线计算出含量。它测定的物质为 类似邻苯二甲酸氢钾的含有共轭双键的还原性物 质,并不是所有的还原性物质。

 

 

 

 

 

 

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