生活飲用水一般來源于地表水或地下水，除少數直接來自地下深處外，大多數都會受到微生物的污染，所以消毒處理是飲用水生產的必須環節。飲用水經過凈化、消毒，才能成為人們每天使用的自來水。自來水能不能夠用達到飲用的標準，還要看飲用水中消毒劑指標是否達到限定以下。2022版《生活飲用水衛生標準》對消毒劑的常規指標游離氯的限制做了更改，將出口水和末梢水的的限制從≤4 mg/L調整為≤ 2mg/L，并規定采用液氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣消毒方式時，應測定游離氯，采用氯胺消毒方式時，應測定總氯。現行的檢測這兩個指標的方法按照GB 5750.11-2006執行，本實驗將依據此標準，采用3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺分光光度法進行某自來水樣品的游離余氯和總余氯的測定，檢測儀器選擇元析雙光束紫外可見分光光度計UV-9000。
1. 實驗部分
1.1 實驗原理
在pH值小于2的酸性溶液中，余氯與3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺反應，生成黃色的醌氏化合物，在490 nm處測量吸光度。本法可用重鉻酸鉀溶液配制永久性余氯標準色列。
1.2 主要儀器與試劑
1.2.1 元析UV-9000雙光束紫外可見分光光度計：配有10 mm比色皿
1.2.2 成套高型無色具塞比色管，50 mL
1.2.3 天平：精度分別為0.1 g和0.1 mg
1.2.4 氯化鉀-鹽酸緩沖溶液：稱取3.7 g經100℃~110℃干燥至恒重的氯化鉀溶于純水中，加入0.56 mL鹽酸（r20=1.19 g/mL），用純水定容至1000 mL。
1.2.5 3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺：稱取0.03 g 3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺用0.1 mol/L鹽酸攪拌溶解至100 mL，儲存于棕色瓶中可保存6個月。
1.2.6 重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液：稱取0.1550 g經120 ℃干燥至恒重的重鉻酸鉀和0.4650 g經120 ℃干燥至恒重的鉻酸鉀溶解于氯化鉀-鹽酸緩沖溶液至1000 mL。此溶液生成的顏色相當于1 mg/L余氯與3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺生成的顏色。
1.3 分析步驟
1.3.1 永久性余氯標準色列的配置，按下表吸取重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液入50 mL具塞比色管，用氯化鉀-鹽酸緩沖溶液稀釋至50 mL，在冷暗處可保存6個月。
余氯 （mg/L） | 重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液(mL) | 余氯 （mg/L） | 重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液 (mL) |
0.005 | 0.25 | 0.40 | 20.0 |
0.01 | 0.50 | 0.50 | 25.0 |
0.03 | 1.50 | 0.60 | 30.0 |
0.05 | 2.50 | 0.70 | 35.0 |
0.10 | 5.0 | 0.80 | 40.0 |
0.20 | 10.0 | 0.90 | 45.0 |
0.30 | 15.0 | 1.00 | 50.0 |
若水樣余氯大于1 mg/L，將重鉻酸鉀-鉻酸鉀溶液濃度提高10倍 | |||
1.3.2 以水為參比，在490 nm處測量吸光度，以余氯為橫坐標，吸光度值為縱坐標繪制標準曲線。
1.3.3 于50 mL具塞比色管中，先加入2.5 mL 3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺，加入水樣至50mL，混合后立即測試，所得結果為游離余氯，放置10 min測試為總余氯，總余氯減去游離余氯即為化合余氯。
1.3.4 標準曲線繪制
表1 水質余氯的標準工作曲線測試數據
余氯mg/L | 0.005 | 0.01 | 0.03 | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
吸光度 Abs | 0 | 0.003 | 0.008 | 0.013 | 0.026 | 0.051 | 0.078 | 0.098 | 0.125 | 0.149 | 0.18 | 0.205 | 0.227 | 0.262 |
擬合方程 | A=0.2566c-0.0008，R2 =0.9991 | |||||||||||||
圖1 標準工作曲線
將標準色列用10 mm比色皿在490 nm下測量其吸光度，其余氯濃度為0.005-1.0 mg/L，回歸方程為A=0.2566c-0.0008，R2=0.9991。
1. 自來水樣品的測定
采用3,3’.5,5’-四甲基聯苯胺分光光度法測得自來水游離余氯吸光度為0.004 Abs，放置10 min后，測得自來水總余氯吸光度0.008 Abs，帶入公式計算游離余氯濃度等于0.019 mg/L，總余氯濃度等于0.034 mg/L。計算得化合余氯濃度等于0.015 mg/L。
2. 結果討論
該實驗采用四甲基聯苯胺分光光度法替代四甲基聯苯胺目視比色法，操作更簡便、快捷，且可以獲得更高的靈敏度，同時，UV-9000雙光束紫外可見分光光度計可以避免測試過程中的溶劑背景干擾，雜散光更低，適用于生活飲用水中余氯的檢測。