水和废水中硫酸盐监测方法的改进

摘要：本文通过对铬酸钡分光光度法测定硫酸盐时，将电路加热工序改进为水浴锅加热后的不同样品、不同时段监测数据的精密度和准确度分析与论证，得出了水浴加热法能够便捷实验操作、取得真实有效监测结果的结论。

关键词：硫酸盐;改进;精密度;准确度

Abstract：In the determination of sulfate by Barium Chromate Spectrophotometry， the circuit heating process is improved to analyze and demonstrate the precision and accuracy of monitoring data of different samples and different periods after heating in water bath pot， and the conclusion that water bath heating method can be operated conveniently and get real and effective monitoring results is drawn.

Key words：Sulfate;Improvement;Precision;Accuracy

硫酸鹽在自然界分布广泛，其主要来源于岩石土壤中矿物组分的分化和溶淋，在地表水和地下水中均含有硫酸盐成分，水中少量硫酸盐对人体健康无影响，但浓度超过250mg/L时有致泻作用，因此，以地表水和地下水作为饮用水，硫酸盐浓度是水质监测的一项重要指标，饮用水中硫酸盐含量不应超过250mg/L。

1 水样来源

本项目监测的水样主要来源于当地地下水水源地供给的饮用水，水质清洁。

2 监测方法与原理

2.1 方法

饮用水水质清洁，硫酸盐含量较低，因此选择铬酸钡分光光度法进行监测，方法来源于（《水和废水监测分析方法》（中国环境科学出版社出版，2002年12月第四版）。

2.2 原理

在酸性条件下，溶液中的铬酸钡与硫酸盐生成硫酸钡沉淀，并释放出铬酸根离子。溶液中和后，剩余的铬酸钡及生成的硫酸钡仍然呈沉淀状态，经过滤除去沉淀。在碱性条件下，铬酸根离子显黄色，测定过滤液吸光度来计算硫酸盐含量。

2.3 干扰及消除

水中碳酸根也可以与钡离子形成沉淀，所以，在加入铬酸钡之前，将水样酸化并加热，以去除水样中的碳酸盐。

3 仪器

（1）50mL比色管;150mL锥形瓶;加热及过滤装置;7230型分光光度计。

4 试剂

（1）铬酸钡悬浮液，每5mL铬酸钡悬浮液可以沉淀约48mg硫酸根（SO42-）。（2）1+1氨水。（3）2.5mol/L盐酸溶液。（4）1.00mg/mL硫酸盐（SO42-）标准溶液。

5 样品的测定

（1）平行水样5个，取样量为50mL，分别加入5个150mL的锥形瓶中。（2）标准曲线系列：在8个150mL锥形瓶中，分别加入0、0.25、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL硫酸根溶液，加蒸馏水至50mL。（3）水样及标准溶液中均加入1mL2.5mol/L盐酸溶液，置于水浴锅上加热20min，取下锥形瓶，再各加2.5mL铬酸钡悬浮液，继续沸腾20min左右。（4）取下锥形瓶，冷却片刻，微热状态下，在各瓶中逐滴加入1+1氨水，至溶液呈柠檬黄色后，再多加2滴。（5）待溶液冷却后，用慢速定性滤纸过滤溶液，用蒸馏水洗涤锥形瓶及滤纸三次，滤液收集于比色管中，用蒸馏水定标至50mL刻度线。（6）分光光度计选用420nm波长，10cm比色皿，测定样品及标准系列的吸光度，并用蒸馏水进行空白校正。（7）水样中硫酸盐浓度计算，由标准曲线系列溶液浓度与对应的吸光度绘制标准曲线，得出硫酸盐含量（mg）后根据水样体积计算硫酸盐浓度（mg/L）。

6 电炉加热法存在的问题

铬酸钡分光光度法测定硫酸盐时，样品及标准溶液加酸处理时，常规的操作采用如下步骤：锥形瓶中加入一定量水样和标准溶液系列，稀释至50mL，加入1mL 2.5mol/L盐酸后，使用电炉加热沸腾5min，取下锥形瓶，再各加2.5mL铬酸钡悬浮液，继续沸腾5min左右。该方法存在的问题主要有：（1）溶液沸腾过程中经常产生喷溅或烧干现象，若一旦溶液出现喷溅或干烧，喷溅的液体会带出硫酸根，干烧后的硫酸根存在于固体垢物中，在此情形下，标准曲线基本无法取得，测定值与真实值偏离较大，实验操作基本宣告失败。测定工作需要重新量取水样、配制标准溶液系列，重复试验步骤。（2）电路加热后的水样，各锥形瓶中蒸发掉的水量有的多，有的少，溶液冷却到后用慢速滤纸过滤时，需要用蒸馏水洗涤锥形瓶及滤纸，但是蒸馏水的用量很难控制，往往出现洗涤还不充分，但比色管中的溶液已达到50mL定标刻度线，出现该问题就会造成监测结果偏低。（3）如果锥形瓶发生干烧，后期难以洗涤，需要强酸消化，洗涤锥形瓶的废酸置于实验室，贮存方式不当的情况下，会造成实验室环境产尘污染。废酸作为危险废物，暂存管控要求较高，外委处置手续复杂，而且处置成本也很高。

如下数据是采用电炉加热法，测定5次标准曲线的相关系数值r分别为0.9978、0.9965、0.9990、0.9927、09898。由此可以看出，5次的标准曲线测定，仅有1次的相关系数符合质控要求（标准曲线相关系数r≥0.999），其他4次均不能满足要求。

由电路加热法测定的标准曲线相关系数看出，虽然采用电路加热法测定硫酸盐是可行的，但是以自身测定硫酸盐的经验来看，在加热过程中必须做到随时调控电炉温度，稍有不慎就会发生喷溅或干烧的现场，而且在实验过程中，如果样品数量较多，电炉给热温度不可能调控的完全一致，同时受实验室光照、通风、湿度等因素的影响，样品煮沸过程中蒸发的水分不尽相同，溶液煮沸过程中发生喷溅和干烧的现象往往不可避免。一旦发生就需要重新开展测定工作。多次反复的测定，一是降低了监测工作的效率，二是消极监测人员的工作情绪，最终就会难以保证监测结果的有效性、真实性和可靠性。

将电路加热法改进为水浴加热法后，不同时间测定饮用水中的硫酸盐浓度3次，每次取5个平行样;具体监测结果如下：第1次样品的硫酸盐平均浓度为99.65mg/L，标准偏差为1.8%，两个质控样的加标回收率分别为98.13%和101.80%。标准曲线相关系数r为0.9997，截距a与0经过t检验，无显著性差异。第2次样品的硫酸盐平均浓度为99.78mg/L，标准偏差为0.49%，两个质控样的加标回收率分别为96.80%和104.55%。标准曲线相关系数r为0.9995，截距a与0作t检验，结果为0.1085

7 精密度与准确度

同一样品在不同时间测定5次，每次均带2个平行样，并测定加标回收率。标准曲线制作见表1。

8 结论

经过对不同批次饮用水样品，在不同时间段的所完成的实验室操作和监测数据论证，认为使用铬酸钡分光光度法测定水中硫酸盐含量时，将电路加热步骤改进为水浴加热，能够便捷实验步骤，减少重复操作，提高监测工效，同时，实验数据的紧密度、准确度和回收率都可以满足质量控制要求，监测结果的有效性、可靠性和真实性也会得到有效保证。

参考文献

[1]国家环境保护局，水和废水监测分析方法编委会编.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[2]HJ/T342-2007，水质 硫酸盐的测定 铬酸钡分光光度法[S].

收稿日期：2020-05-09

作者简介：张辛忻（1970-），女，本科学历，学士学位，高级工程师，研究方向为环境保护管理。在露天煤矿、电力、铁路运输、化工等行业的环境管理体系建设与污染治理方面有25年的工作经验。