TMB目视比色法检测水中余氯的改进

赵志萍，王桂玉，周斌

（常州友邦净水材料有限公司，江苏常州 213000）

TMB目视比色法检测水中余氯的改进

赵志萍，王桂玉，周斌

（常州友邦净水材料有限公司，江苏常州 213000）

为解决GB／T 5750.11-2006生活饮用水标准检验方法中的3，3’，5，5’-四甲基联苯胺（TMB）目视比色法检测余氯时出现的评价方法准确性欠佳、TMB显色剂发黄、显色体系偏绿等问题，对TMB目视比色法的评价方法、TMB显色剂的配制条件和水样的检测条件进行了研究。结果表明，次氯酸钠不宜作为余氯标准物质来评价TMB目视比色法的改进效果，而通过检测显色体系的A450和目视比色值相结合的方法来判断方法改进效果更为准确。采用优级纯浓盐酸和无氯纯水室温搅拌溶解，可使显色剂无色透明，从而解决TMB显色剂发黄的问题，符合国标要求。将显色剂配制用酸（盐酸）的浓度由国标中0.1 mol／L变更为0.6 mol／L，可解决余氯显色体系偏绿的问题。显色体系pH变化后，显色时间、显色温度、显色剂用量可仍按照国标方法的要求进行操作。通过以上改进措施，进一步提高了余氯检测结果的准确度。

余氯；3，3’，5，5’-四甲基联苯胺；目视比色法

生活饮用水（包括出厂水、管网水、末梢水及二次供水等）、游泳池水均需进行氯化消毒，消毒后的余氯浓度是衡量水质是否卫生、安全的重要指标之一。为准确反映现场水样的余氯含量，水样需现采现测。

GB／T 5750-2006［1］中余氯的测定方法之一为3，3’，5，5’-四甲基联苯胺（TMB）比色法，该方法因其方便、快捷、直观，被广泛应用于余氯现场检测。实际应用中该方法存在以下问题：（1）配制的TMB显色剂呈黄色，无法达到标准中要求的无色透明；（2）显色体系颜色偏黄绿色，无法与标准比色系列进行比色得出检测结果；（3）有人针对显色体系异常的问题进行改进和探讨［3-5］，多采用次氯酸钠溶液作为余氯标准物质来评价改进后方法的准确性，有一定局限性。笔者对上述问题进行试验分析，重新确定了TMB目视比色法优化改进的评价方法，考察了配制温度、配制用酸、配制用水等因素对TMB显色剂配制效果的影响，考察了显色体系pH值、显色时间、显色温度、显色剂用量等显色条件对测定结果准确度的影响，进一步提高了检测的准确度。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

分光光度计：722型，上海光谱仪器有限公司；

1 cm 比色皿；

50 mL比色管；

氯化钾-盐酸缓冲溶液：pH 2.2，称取3.7 g经100～110℃干燥至恒重的氯化钾，用纯水溶解，再加入0.56 mL盐酸（ρ20=1.19 g／mL），并用纯水稀释至1 000 mL；

TMB溶 液：0.3 g／L，称 取0.03 g的TMB（C16H20N2），将100 mL 0.1 mol／L的盐酸溶液分批加入并搅拌，使试剂溶解，混匀，此溶液应无色透明，储存于棕色瓶中，在常温下可保存6个月；

重铬酸钾-铬酸钾溶液：称取0.155 g经120℃干燥至恒重的重铬酸钾（K2Cr2O7）及0.465 g经120℃干燥至恒重的铬酸钾（K2CrO4），溶解于氯化钾-盐酸缓冲溶液中，并稀释至1 L。此溶液生成的颜色相当于1 mg／L余氯与TMB生成的颜色。

1.2 方法原理［1］

在pH值小于2的酸性溶液中，游离余氯与TMB反应，生成黄色的醌式化合物，用重铬酸钾溶液配制的永久性余氯标准色列进行目视比色定量。

1.3 实验方法［1］

1.3.1 永久性余氯标准比色液的配制

按表1所列用量分别吸取重铬酸钾-铬酸钾溶液，注入50 mL具塞比色管中，用氯化钾-盐酸缓冲溶液稀释至50 mL，在冷暗处保存，可使用6个月。

表1 0.005～1.0 mg／L永久性余氯标准比色液

1.3.2 样品测定

加入2.5 mL TMB溶液于50 mL具塞比色管中，再加入澄清水样至50 mL标线，混合后立即比色，所得结果为游离余氯含量。放置10 min，比色所得结果为总余氯含量，总余氯含量减去游离余氯含量即为化合态余氯含量。

2 结果与讨论

2.1 余氯检测评价方法的确定

目前，我国尚无有证的余氯标准物质［2］。不少研究采用碘量法标定后的次氯酸钠溶液作为余氯标准溶液，在450 nm波长下绘制回归方程，作为评定TMB比色法改进效果比较判断的依据［3-5］。相关资料检索发现，次氯酸钠溶液性能不稳定，即便在常温下也易分解释放出新生态原子氧，引起一系列的反应，导致次氯酸钠溶液中含有NaClO，NaCl，［O］，H2O，HClO，NaOH，HCl，NaClO3，O2等9种组分［6］。因此次氯酸钠溶液不具备标准物质的均匀性、稳定性和准确性的特征，不能作为绘制校准曲线的标准物质。也有文献采用永久性余氯标准比色系列在450 nm下绘制回归方程，但对比色系列进行波长扫描发现，标准比色系列溶液在400～500 nm之间无最大吸收波长［7］，因此也不能采用标准比色系列来绘制标准曲线。

余氯显色体系中，显色化合物最大吸收波长λmax=450 nm，TMB的最大吸收波长λmax=280 nm，Δλ=170 nm＞60 nm，游离TMB的存在对余氯测定无干扰［5］。因此在λ=450 nm下检测余氯显色体系的吸光度，通过吸光度的变化对比与目视比色结果相结合的方法，可更准确地判断余氯检测方法的改进效果。

2.2 显色剂TMB溶液的配制条件

2.2.1 配制温度

按照国标方法配制显色剂TMB溶液，室温搅拌几分钟即可完全溶解；冬天气温较低，溶解时间稍长，但也可以完全溶解；加热可以增加TMB的溶解速度，但配成的溶液却更黄，其原因很可能是加热搅拌条件下，加速了TMB与空气中氧气等氧化性物质反应生成黄色醌式化合物。因此不建议按照国标方法中“必要时可加温助溶”来配制TMB显色剂，采用常温溶解TMB即可。

2.2.2 配制用酸

国标方法要求采用分析纯浓盐酸配制TMB显色剂，但溶液呈现明显的黄色，改用优级纯浓盐酸配制，溶液颜色为淡黄色。因此采用优级纯浓盐酸可配制出更高品质的TMB显色剂。

2.2.3 配制用水

国标方法中实验用水为纯水，分别采用“优级纯浓盐酸+普通纯水”和“优级纯浓盐酸+无氯纯水”配制TMB显色剂，结果发现，普通纯水配制的显色剂为淡黄色，而采用无氯纯水配制的显色剂无色透明，符合国标要求。

由于无氯纯水的制取较为繁琐，因此通过实验分析普通纯水配制的TMB显色剂中淡黄色物质对余氯检测结果的干扰大小，以此评价能否用普通纯水代替无氯纯水配制TMB显色剂。

在400～500 nm之间对“优级纯浓盐酸+普通纯水”配制的TMB显色剂中淡黄色物质进行扫描，以考察余氯中淡黄色物质对余氯检测结果的影响，扫描结果见表2。

表2 TMB显色剂波长扫描结果

由表2可知，TMB显色剂中淡黄色物质在450 nm有最大吸收。按照GB／T 5750-2006中TMB余氯检测方法，TMB显色剂中淡黄色物质会增加显色体系吸光度，吸光度增加值约为0.002，增加值极小，对余氯目视比色结果的影响可忽略不计。因此可采用普通纯水配制余氯试剂。

2.3 显色体系偏绿的原因分析

根据国标GB／T 5750-2006所确定的检测条件，计算显色体系pH 值为2.29，显色体系pH不符合反应所需的pH 值条件（pH＜2），且显色体系颜色偏绿，无法与标准比色系列比色。

2.3.1 显色体系pH值的影响

分别采用不同浓度的盐酸溶液配制TMB显色剂，将显色剂加入余氯水样中，10 min后检测A450，并采用TMB目视比色法判断余氯值。显色体系的pH值对余氯检测结果的影响见表3。

表3 显色体系的pH值对余氯检测结果的影响

由表3可知，当显色体系pH≥2时，显色体系黄中带绿，无法与标准系列比色；当pH＜2时，显色体系为黄色，其中，显色体系pH 1.82时显色体系显色不充分，检测结果偏低；继续降低显色体系pH值，余氯比色结果保持不变。当显色体系pH值为1.52～1.60时，吸光度最大，显色最为充分。因此，采用0.6 mol／L HCl溶液配制TMB显色剂，保持显色体系pH值在1.5～1.6，不仅可解决国标方法显色体系偏绿的问题，更有利于得到准确的余氯检测结果。

2.3.2 显色时间与水温的影响

采用0.6 mol／L HCl溶液为溶剂配制TMB显色剂（0.3 g／L），将显色剂与水样混匀后分别在20℃和30℃下开始检测A450。显色时间和水温对余氯检测值的影响如图1所示。

图1 显色时间和水温对余氯检测值的影响

由图1可知，当水温T=30℃时，显色反应5 min后，继续延长显色时间，余氯含量基本保持不变；当水温T=20℃时，显色反应9 min后，继续延长显色时间，余氯含量基本保持不变。由此可知，水温的降低会延长显色反应时间；当水温T＜20℃时应适度加热，以加快显色反应速度，确保检测结果的准确性。因此调整显色剂配制用酸的浓度后，余氯检测时显色时间、显色温度仍可按照GB／T 5750-2006的要求进行。

2.3.3 显色剂用量的影响

采用0.6 mol／L HCl为溶剂配制TMB显色剂（0.3 g／L），设计10个显色剂投加量水平，将显色剂与水样混匀后静置10 min检测A450。显色剂用量对余氯检测值的影响如图2所示。

图2 TMB显色剂使用量对余氯检测值的影响

由图2可知，TMB显色剂用量为2.5 mL时，显色体系有最大吸收，建议显色剂用量为2.5 mL。因此调整显色剂配制用酸浓度后，显色剂用量仍可与GB／T 5750—2006保持一致。

3 结论

（1）次氯酸钠不宜作为余氯标准物质来评价TMB目视比色法的改进效果，而通过检测显色体系的A450和目视比色值相结合的方法来判断方法改进效果更为准确。

（2）针对配制出的TMB显色剂发黄的问题，采用优级纯浓盐酸和无氯纯水室温搅拌溶解，可使显色剂无色透明，符合国标要求；采用普通纯水代替余无氯纯水配制，可降低配制的繁琐度，配出的显色剂略呈淡黄色，但不会影响余氯检测结果的准确性。

（3）针对余氯显色体系偏绿的问题，将显色剂配制用酸（盐酸）的浓度由国标中0.1 mol／L变更为0.6 mol／L，不仅可解决显色体系显色异常的问题，而且使余氯检测结果更为准确。显色体系pH变更后，显色时间、显色温度、显色剂用量可仍按照国标方法的要求进行操作。

［1］ GB／T 5750-2006 生活饮用水标准检验法［S］.

［2］ 陈静文，丁敏.余氯检测方法与余氯标准溶液的概况［J］.化工管理，2013(1): 80-82.

［3］ 崔福花，王锐.生活饮用水中游离余氯含量的检测条件［J］.职业与健康，2008，24(1): 336-337.

［4］ 康苏花.3，3'，5，5'-四甲基联苯胺比色法测定饮用水中余氯［J］.河北工业科技，2013，30(4): 297-300.

［5］ 冯海涛，刘林.TMB 法测定水源水及饮用水中余氯［J］.中国卫生工程学，2003，2(1): 43-44.

［6］ 王万林.次氯酸钠溶液稳定性研究［J］.无机盐工业，2007，39(9): 12-14，30.

［7］ 包伟群.TMB 目视比色法测定水中余氯反应的pH值条件探讨［J］.河南化工，2011，28(1): 44-46.

Improvement of Determination of Residual Chlorine in Water by TMB Visual Colorimetry

Zhao Zhiping, Wang Guiyu, Zhou Bin
（Youbang Water Treatment Chemical Co., Ltd., Changzhou 213100, China）

In order to solve problems of TMB visual colorimetry, such as poor accuracy of evaluation method of improved testing method, yellow color of TMB solution and partial green color of color system in GB／T 5750.11-2006 in determination of residual chloride in water，improved evaluation method, preparation conditions of TMB chromogenic agent and testing conditions of residual chlorine water were researched. Results showed that sodium hypochlorite should not be used as standard substance to evaluate the improving effect of TMB visual colorimetry, evaluating by A450and visual colorimetric value of chromogenic system was more accurate. Preparing TMB chromogenic agent with hydrochloric acid（GR）and pure water without residual chlorine at room temperature could make chromogenic agent colorless and transparent, solve the problem of yellow color of TMB solution, conform to requirements of GB／T 5750.11-2006. It could solve the problem of partial green color of color system by changing the concentration of hydrochloric acid, which was used to prepare TMB solution, from 0.1 mol／L to 0.6 mol／L, while chromogenic time, color temperature and dosage of chromogenic agent still could be operated according to requirements of national standard. Accuracy of testing results of residual chlorine was further improved through above measures.

residual chloride; TMB; visual colorimetry

O657.39

A

1008-6145（2014）02-0050-04

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.02.014

联系人：赵志萍；E-mail: 44150382@qq.com

2013-12-12