硫酸肼标准溶液浊度的影响因素研究

2011-01-11何随梅陈建麟

浙江化工 2011年2期

何随梅陈建麟

（1.新疆华康制药厂，新疆乌鲁木齐 830091；2.新疆乌鲁木齐市气象局，新疆乌鲁木齐 830046）

浊度，又称为浑浊度，表示水的浑浊程度。水的浊度是由无机质和有机质悬浮物、泥土、微生物等微粒悬浮物所引起，是悬浮物的不同大小、比重、形状的悬状物、胶体物质等杂质对光所产生效应的反映。。浊度是一项物理性状感官项目，是饮用水、水源水等卫生监督的重要指标。

对其检定和日常测量的校准采用标准物质，以前曾用二氧化硅、硫酸钡、硅藻土等配制浊度标准液［1］。在国标中有两种浊度的测定方法：《水质浊度的测定》（GB13200-91）［2］和《工业循环冷却水中浊度的测定-散射光法》（GB/T15893.1-1995）［3］，分别为分光光度法和目视比浊法。目视比浊法是以硅藻土为标准，由于该标准受到种类、质量、配制条件、稳定性等诸多因素的影响，配制复杂，再现性差等问题，导致浊度测定误差较大。按照GB13200-91配制的硫酸肼（福尔马肼）标准溶液，由硫酸肼和六次甲基四胺在室温条件下反应，得到一种白色高分子稳定聚合物，其颗粒易分散，易于控制颗粒大小、分布［4］。所获浊度值定为标准值（400度）［5］。其配制和测定简单，重复性好，现已成为主要测定浊度的方法。

目前，在水质絮凝剂的研制过程中广泛采用GB13200-91，但不同类型的絮凝剂使用条件差别比较大，导致硫酸肼标准溶液实际使用条件与国标中的条件差别比较大。国标中未对使用条件进行说明。本文针对絮凝剂测试过程中遇到的相关问题，对硫酸肼标准溶液的使用条件进行了研究。研究表明，标准溶液的pH值对吸光度有较显著的影响，而时间、温度、配置方式等则影响不大。

1 材料和方法

1.1 试剂

硫酸联胺（硫酸肼）（（NH2）2SO4·H2SO4）（西安化学试剂厂，分析纯）；六次甲基四胺（沈阳市新西试剂厂，分析纯）。

1.2 硫酸肼标准溶液配制

按照国家标准GB/T15893.1-1995的方法配制。722型分光光度计。

2 结果与讨论

2.1 硫酸肼标准溶液影响因素的试验

2.1.1 配制方式对硫酸肼标准溶液稳定性的影响

GB/T15893.1-1995配制标准溶液中规定，将硫酸肼和六次甲基四胺按比例配制成混合液进行反应，静置24h，标准浊度为400度，然后稀释到所需浓度。在实际使用中发现，稀释过程可有两种方法：一是在进行絮凝试验时稀释到要求浓度，称为"现配"；二是为了使用方便，先稀释到使用浓度，随时取用，称为"配好"。

本试验采用三因素四水平正交分析，分析配制时间、测定波长和浊度三个因素之间的关系，另根据试验考察放置时间与浊度的交互作用［6］。正交表结果见表1，试验分析结果见表2。

表1 正交试验因素水平表

从表2的结果可看出，对于现配和配好的最优方案均为B1C2A4，即结果一致，两种配制方法没有差别。分析交互影响，交互作用A×B的水平搭配结果见表3。

由表3可看出，"现配"和"配好"两种配制方法K平均值最大的为A4×B1，与表2确定的最优试验方案一致。

采用F检验，检验两个母体（假设为正态分布）的方差。

检验假设H：σ1＝σ2，σ用二子样方差取代，构造统计量为：

F=S12/S22（S12＞S22）

子样方差S1＝0.236，S2＝0.224，F＝1.115。自信度α＝0.10，自由度（15，15），上限值F0.10=1.97，下限制F0.90=0.508。根据α的值，两种方法的精度相同，差别不显著。

F＝1.115＜F0.10=1.97，故原假设成立，可以认定"现配"和"配好"两种方法差别不显著。

根据上面的计算结果表明，在浊度试验中为方便起见，可将硫酸肼标准溶液先稀释到一定要求浓度后使用，但最好在15d内使用完。

表2 试验结果

表3 交互作用水平搭配结果之和

2.1.2 温度对硫酸肼标准溶液稳定性的影响

絮凝剂经常使用于低温水，但由于絮凝体的成形效果不好，导致絮凝效果较差。那么在低温条件下，硫酸肼标准溶液中的高聚物是否凝聚？

将硫酸肼标准溶液配制成100度和200度，在波长为680nm、不同温度下测定吸光度，考察温度对吸光度的影响。结果见图1。

图1 温度对吸光度的影响

由图1可见，在5℃～20℃范围内，温度对配制好的标准溶液的吸光度影响几乎不大，曲线基本为一条水平直线。添加趋势线后可看出，两条线基本为水平直线，趋势线的R2分别为0.0469和0.0747，说明在该温度范围内及常温下温度对标准液浊度的测定没有影响。

2.1.3 放置天数对硫酸肼标准溶液稳定性的影响

将硫酸肼标准溶液按照GB/T15893.1-1995方法稀释成100度和200度，在室温下保存［3］。分别于300、400nm的波长下测定其吸光度，时间间隔为2d。结果见图2。

图2 放置时间与稳定性的关系

从图2可以看出，100度和200度的标准液在前9d其稳定性较为平稳，而10d后吸光度有下降的趋势，100度的标准液下降趋势较小，而200度的标准液下降趋势较大，降幅达到7.7％。

硫酸肼悬浮液颗粒直径为0.6μm，溶液浓度较高时，随着时间的延长增加了颗粒之间的碰撞几率，颗粒容易团聚［4］。在存放过程中，浓度较高的标准溶液中悬浮颗粒物发生相吸，形成不易分散的聚合体，沉淀后导致吸光度下降。在实际存放中可看到容器底部有白色沉淀，液体中有白色颗粒物出现。在使用过程中，摇匀的程度和时间会在一定程度上影响吸光度。

因此，认为硫酸肼标准溶液的贮存时间不要超过15d，配制后不要长期存放，在使用之前应剧烈振摇，使之分散均匀。

2.1.4 短时间放置对硫酸肼标准溶液稳定性的影响

将硫酸肼标准溶液按GB/T15893.1-1995配制成100度和200度，每隔5min测定吸光度的变化，结果见图3。

由图3可以看出，100度的标准溶液基本上为水平线，表明在试验时间内，放置时间对吸光度影响不明显；但200度的标准溶液，则随着放置时间的延长，吸光度有下降的趋势。故对于200度以上浊度的标准溶液，静置超过15min以上，在使用之前应重新摇匀；对于低浊度的样品，可放置30min。

2.1.5 标准液pH值对吸光度的影响

硫酸肼标准溶液的pH为6.2。若絮凝试验所用的絮凝剂为酸性，滴加到标准溶液中会降低pH，故在标准溶液中用硫酸调整pH，考察pH对吸光度的影响。吸光度随pH变化的情况见图4。

从图4中可看出，随着pH的降低，吸光度也明显下降，当pH为2.0时，吸光度下降至0.337，与pH为6.2标准液的吸光度相比，下降5.3％，下降幅度较大。随着pH的升高，吸光度增加的幅度为2.3％，但当pH大于11.0后，吸光度迅速下降，下降幅度达10.5％。分析其原因，可能是PH的剧烈变动，使形成的高聚物更易发生凝聚，导致标准液的浊度改变，所以使用硫酸肼标准液的pH值在区间6.2～10.2的范围以外时，其标准浊度不是400NTU，需要进行校正。