重量法和电导法测定无机盐含盐量的比较

刘盼盼，白 玲

（山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014）

重量法和电导法测定无机盐含盐量的比较

刘盼盼，白 玲

（山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014）

笔者分析了各类无机盐电导率以及重量法含盐量与实际含盐量的关系，结果表明，单一无机盐及混合无机盐电导率与实际含盐量都呈显著线性相关关系。当高盐水中含有MgCl2或Na3PO4时，用重量法测其含盐量误差较大。因此，针对复杂的行业废水监测，相比重量法，电导法更能反映实际含盐量。

无机盐；含盐量；重量法；电导率

高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水。我国工业生产排放出大量的高盐废水，这些废水不仅仅含有无机盐，还含有有机物。各工业生产过程不同，排放废水中有机物的种类及化学性质也不同，但其中盐类物质多含Cl-、SO42-、K+、Na+、Mg2+等。

目前，我国工业各行业排放标准中仅在《农业灌溉水质标准》（GB 5084—92）中规定了含盐量，《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》（GB 30486—2013）中规定了氯离子的排放量，《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中规定了集中式生活饮用水地表水源地的氯化物、硫酸盐、硝酸盐的控制指标，《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）及其他行业废水排放标准中均没有控制废水含盐量。因此，我国一些企业设有两个排污口，一个是经过处理严格控制BOD、COD、pH等国家规定项目的废水排放口，另一个就是未经处理的高盐废水排放口。进而言之，一些用水大户如发电厂、印染厂、造纸厂、农药制造厂等，产生的高盐废水大多数都是直接排放到自然环境中。这会给土壤、水资源带来严重的污染，危及生态环境。在我国南方，降雨量大，雨期长，雨水可以将含盐废水稀释，使其浓度降低，但是北方由于降雨量相对较少，雨期短，无法在较短的时间内将含盐废水稀释，进而更容易产生明显的环境危害。

1 我国高盐废水来源及监测方法

1.1 高盐废水来源

我国没有对行业废水含盐量进行控制，高含盐废水产生量高于西方国家20%左右。我国高盐废水主要来源为：（1）海水代用排放废水；（2）工业生产废水。其中海水代用排放废水主要集中在沿海地区，大部分高盐废水来自工业生产[1]。我国高盐废水的排放主要集中在印染、造纸、农药、火力发电等行业。

据统计，我国印染行业产生的染料废水在2009年已达24.3亿t[2]，主要产生于煮练、染色、清洗环节[3]，废水排放量是国外的十倍之多[4]。在印染过程中，工艺助剂的添加会使排放废水中盐浓度大幅提升，盐分含量可以高达60 g/L[5]。另外[6]，有机磷农药的产量占农药总产量的50%以上，而生产除草剂草甘膦的过程中[7]，会添加大量的氯化钠和磷酸盐。在煤化工行业中，外排的含盐废水含盐量也可达20%以上[8]。我国火力发电能量来源主要是煤炭，我国煤炭脱硫处理主要采取湿法脱硫，而湿法脱硫废水中含有离子种类多且浓度波动范围大[9]，所含离子主要包括Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+、Cl-、F-、SO42-、SO32-，含盐量范围达到2 000～40 000 mg/L。另外，我国造纸生产过程排放的废水量占全国废水排放总量的15%左右，造纸过程中的蒸煮环节会加入大量的碳酸钠、硅酸钠、硫酸钠等钠盐作为生产助剂[10]。

1.2 监测方法

由于含盐废水的复杂性，到目前为止，我国还没有颁布工业生产中含盐废水的标准测定方法，以致工业生产中各行业废水排放标准都没有对废水含盐量进行控制。当前含盐量的测定一般借助国家环境保护总局标准全盐量的测定方法，即重量法（HJ/T 51—1999），该标准适用于农田灌溉水、地下水和城市污水中全盐量的测定。对于高含盐水来说，应用重量法测含盐量可能会导致较大的误差，主要原因有：

（1）如果所测含盐水浓度很高，当进行蒸发操作时，由于水分的减少，使得剩余的溶液容易变成黏团，黏团外面虽然是干的，但是内部却是湿的，导致水分残留，使得测量结果偏高。

（2）如果采用重量法测量，假设测量水样为100 ml时，将其完全蒸发最少需要8 h，正常情况下需要10～12 h，在这期间，将会有大量的高盐水排放，对环境产生严重的不良影响。

用电导法测定水样中的全盐量，无需定期取水样及水浴蒸发，操作简单，耗时短，与重量法相比，耗费人力少，简便、快速，对水样进行分析时，结果准确，可以实现高盐水实时在线监测。

2 重量法和电导率法测定含盐量

2.1 材料与方法

2.1.1 供试试剂

供试试剂：氯化钾（KCl）、氯化钠（NaCl）、碳酸钠（Na2CO3）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化镁（MgCl2）、磷酸钠（Na3PO4），均为分析纯。

供试仪器：电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器有限公司）和电热烘箱用以测定重量法含盐量。DZS—706型多参数分析仪（上海精密科学仪器有限公司）、T818—B6型温度传感器（上海仪电科学有限公司）、雷磁DDBJ—350便携式电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司）、雷磁DJS—10CF电导电极（上海仪电科学仪器股份有限公司、常数=8.748）用以测定25℃溶液的电导率。

2.1.2 实验过程与方法

实验准备：选取KCl、NaCl、MgCl2、Na2CO3、Na2SO4、Na3PO4多种无机盐分别设置2 000 mg/L、5 000 mg/L、10 000 mg/L、15 000 mg/L、20 000 mg/L、25 000 mg/L、30 000 mg/L、35 000 mg/L、40 000 mg/L9个浓度梯度。根据四个行业废水水质选取无机盐按一定的质量比例配置混合无机盐溶液模拟废水，同样设置9个浓度梯度，其中模拟热电企业废水中MgCl2∶Na2SO4为3∶1、印染企业废水中NaCl∶Na2SO4为1∶1、造纸企业废水中Na2SO4∶Na2SiO3∶Na2CO3为1∶9∶5、农药企业废水中KCl∶Na2CO3∶Na3PO4为3∶1∶1。

电导率测定：用带盖三角瓶分别取50 ml不同浓度溶液放在25℃恒温水浴箱至溶液温度稳定在25℃，测其电导率三次，取其平均值。

重量法含盐量测定：依据国家环境保护总局标准来测定水中全盐量，首先，水样需经过0.45 μm孔径的滤膜过滤，然后移取100 ml溶液于蒸发皿内，并将蒸发皿放在蒸气浴上蒸干，若蒸干后残渣有色，需滴加过氧化氢溶液去除有机物，然后再放入（105±2）℃烘箱中烘至恒重，最后将称得的蒸发皿和盐类总重量减去蒸发皿重量即为全盐量。每个样品测三次取其平均值。

2.2 结果与讨论

2.2.1 单一无机盐电导率与实际含盐量的关系

NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO4属于强电解质，Na2CO3、Na3PO4属于弱电解质且质量分数大。由于不同的无机盐其电解质强弱不同，质量分数不同，所以不同无机盐溶液的电导率与含盐量的关系不同。

图1 单一无机盐溶液25 ℃电导率与实际含盐量关系式

不同的无机盐溶液其电导率与含盐量都呈显著线性相关关系（图1），相关系数都达到0.99，置信度达95%，斜率从大到小依次为KCl、NaCl、MgCl2、Na2CO3、Na2SO4、Na3PO4。

2.2.2 重量法含盐量与实际含盐量的关系

所选六种无机盐中，MgCl2在常温下是MgCl2·6H2O形式存在，在105℃的烘箱中水分不能够全部去除。不同无机盐其重量法含盐量与实际含盐量的关系如下：

图2 单一无机盐溶液重量法含盐量与实际含盐量的关系

用重量法测得的含盐量与实际含盐量也存在显著线性相关关系（图2），置信度达95%，用重量法测MgCl2含盐量明显比实际含盐量高。

2.2.3 电导法、重量法含盐量与实际含盐量的比较

不同无机盐电导率与实际含盐量呈显著线性相关关系，已知25℃电导率即可求出含盐量，我们求得的电导法含盐量与实际含盐量之间存在误差（表1），实测的重量法含盐量与实际含盐量之间也存在误差（表2），相对误差计算方法如下：

其中X0为实际含盐量，X为电导法含盐量或重量法含盐量，δ为相对误差。

表1 电导法测含盐量相对误差

表2 重量法测含盐量相对误差

六种不同无机盐用电导法求得的含盐量与实际含盐量之间相对误差都在5%以内（表1），而用重量法测得的无机盐含盐量只有KCl、NaCl、Na2SO4、Na2CO3的误差在5%以内，Na3PO4和MgCl2的误差都大于5%（表2），用重量法测MgCl2含盐量相对误差甚至达到79.8%，因此，用电导法测无机盐含盐量适用范围比重量法更广，更能反映水中实际含盐量。

2.2.4 混合无机盐电导率与实际含盐量的关系

根据不同行业的工业废水水质，选取无机盐分别模拟热电、印染、造纸、农药四大行业高盐废水，研究得出混合无机盐电导率与含盐量的关系如下：

图3 混合无机盐溶液25 ℃电导率与实际含盐量的关系

不同种类的混合无机盐溶液，其电导率与实际含盐量也呈显著的线性相关关系（图3），相关系数也都达到0.99以上，置信度达95%。

3 结论与建议

本研究利用电导法监测含盐量，比较了重量法和电导法测定含盐量的不同。研究得出单一无机盐与混合无机盐电导率与实际含盐量存在明显的线性相关关系，而用重量法测Na3PO4、MgCl2的高盐废水含盐量误差大，并且耗时长，应用到工业上也会有一定的局限性。因此，应大力推广电导法监测无机盐含盐量在工业上的应用。另外，保护我国生态环境必须重视高盐废水污染问题，也必须实现高盐废水排放在线监测，实现规范化排放以及达标排放。最后，国家应当鼓励地方政府制定地方标准，增加各行业废水排放标准中含盐量的标准并且根据不同行业的废水水质，开发适合各行业的盐分电导率在线监测系统，控制盐分排放量。

[1]俞晟，陶冠红.蒸发浓缩-资源回收处理高盐分高浓度有机废水的研究[J].徐州建筑职业技术学院学报，2006，6（1）：38-40.

[2]包勇.高浓度含盐染料废水电混凝处理研究[J].工业水处理，2006，26（7）：33-35.

[3]李博.某公司印染废水处理工程实例[J].中国环境管理干部学院学报，2013，23（2）：69-71.

[4]李柄缘，刘光全，王莹，等.高盐废水的形成及其处理技术进展[J].化工进展，2014，33（2）：493-497,515.

[5]王齐，吕永康，张荣，等.超临界水氧化处理棉纺织品印染废水[J].环境工程学报，2012，6（11）：3959-3964.

[6]张曦乔，刘晓坤.有机磷农药废水的产生及处理[J].环境科学与管理，2007，32（1）：97-99.

[7]刘根夫.草甘膦的清洁生产[J].农药，2005，44（12）：549-550，564.

[8]郭森，童莉，周学双，等.煤化工行业高含盐废水处理探讨[J].煤化工，2011，39（1）：27-30.

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[10]张惠萍，汤国龙.制浆造纸废水的来源与水质概述[J].湖北造纸，2013（4）：32-33.

（编辑：程 俊）

Measure the Salt Content of Inorganic Salts Using Gravimetric Method and Conductivity

Liu Panpan，Bai Ling
（College of Geography and Environment,Shandong Normal University,Jinan Shandong 250014,China）

Analyzed the relationship between electrical conductivity and salt content of inorganic salts and the relationship between gravimetric method salinity and salt content.The result showed: (a)Both the EC of single salts and mixed salts were linearly related to their respective salt contents.(b)Gravimetric method salinity had large error when high salt water contained MgCl2or Na3PO4.Therefore,for complex industry wastewater,electrical conductance method was better to reflect the actual salt content than gravimetric method.

inorganic salts，salt content，gravimetric method，conductivity

X321

A

1008-813X（2015）06-0083-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2015.06.20

2015-09-23

刘盼盼（1991-），女，山东省聊城市，山东师范大学地理与环境学院环境科学专业在读硕士，研究方向为环境污染与修复。