游離氯與總氯 | 飲用水中的氯

氯測(cè)量的專家提示

了解游離氯與總氯

氯是一種強(qiáng)效消毒劑

在市政水處理過(guò)程中使用

已有100多年的歷史

自1908年在新澤西州使用至今

它已成為美國(guó)大多數(shù)飲用水和廢水處理廠

使用的主要消毒劑。

對(duì)于飲用水，保持低數(shù)量的殘余氯至關(guān)重要，以此確保流出的飲用水在到達(dá)社區(qū)水龍頭時(shí)仍然保持消毒。

加氯策略

除廢水部分介紹的斷點(diǎn)策略外，飲用水廠還使用稱為“邊際加氯”和“超級(jí)加氯/脫氯”的加氯策略。

“邊際加氯”是指僅添加與所需殘余氯相等的策略。此策略適用于原水有機(jī)負(fù)荷較低的情況（例如，來(lái)自含水層或其他地下水源的原水）。這些水源對(duì)氯的需求量較低，因此采用邊際加氯策略即可。在很多情況下，由于無(wú)足夠有機(jī)物與氯發(fā)生反應(yīng)，因此無(wú)法達(dá)到斷點(diǎn)。

水廠操作員調(diào)節(jié)過(guò)程

“超量加氯/脫氯”是指加入過(guò)量氯，引起快速氯化反應(yīng)，然后進(jìn)行后續(xù)的脫氯處理，降至所需的殘余氯含量。此過(guò)程通常用于有機(jī)負(fù)荷不穩(wěn)定的應(yīng)用。

對(duì)于邊際氯化和超級(jí)氯化/脫氯策略，游離氯測(cè)量至關(guān)重要。飲用水市政當(dāng)局必須報(bào)告水廠出水口處的殘余氯。游離氯殘余量是流出水監(jiān)測(cè)和報(bào)告的主要關(guān)注點(diǎn)。

為獲得更多信息并提高效率，還可以測(cè)量總氯。類似于廢水過(guò)程監(jiān)測(cè)，通過(guò)測(cè)量總氯和游離氯，操作員能夠全面了解游離氯、總氯和化合氯，鑒于氯胺視為化合氯的一部分，氯胺對(duì)消毒過(guò)程至關(guān)重要。

飲用水處理

為確保飲用水在流向社區(qū)的過(guò)程中一直保持高品質(zhì)，配水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)是非常重要的一環(huán)。飲用水配水系統(tǒng)可能因以下原因受到意外污染：與非飲用水交叉連接、配水系統(tǒng)低壓區(qū)管道泄漏導(dǎo)致污染水滲入，或者配水系統(tǒng)管道內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或微生物生長(zhǎng)。因此，監(jiān)測(cè)配水管網(wǎng)中的游離氯殘留量至關(guān)重要。

如前所述，游離氯是反應(yīng)性極有效的消毒劑之一，因此，在飲用水配送過(guò)程中，提供殘余游離氯以消除污染是保障公眾衛(wèi)生的關(guān)鍵所在。部分城市在整個(gè)配水網(wǎng)絡(luò)中投放氯胺，而非氯。在此情況下，可通過(guò)同時(shí)測(cè)量總氯與游離氯，提供最準(zhǔn)確的殘余氯數(shù)據(jù)，以消除進(jìn)入配水網(wǎng)絡(luò)的污染物。

飲用水處理中的斷點(diǎn)加氯

雖然氯化工藝在消除水傳播病原體方面非常有效，但也存在一些缺點(diǎn)。過(guò)度氯化（＞5 mg/L）的水可能危害人體和動(dòng)物健康。此外，消毒副產(chǎn)物的形成也是飲用水處理過(guò)程中的一項(xiàng)主要問(wèn)題。然而，DBPs產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于未加氯的水。水廠在使用氯基消毒劑時(shí)，需要達(dá)到平衡。因此，合理的氯控制策略是保障公眾衛(wèi)生的關(guān)鍵因素。

此外，氯化學(xué)品的購(gòu)買和儲(chǔ)存成本高昂。通過(guò)制定合理的氯消毒策略，飲用水廠經(jīng)營(yíng)者可確保公眾衛(wèi)生和安全的同時(shí)消除在水中投放不必要的化學(xué)藥劑導(dǎo)致浪費(fèi)。

哪些儀器可用于測(cè)量游離氯和總氯？

長(zhǎng)期以來(lái)，一直將采用稱為“N,N-二乙基對(duì)苯二胺（DPD）法”的比色分析法的氯分析儀作為測(cè)量游離氯和總氯的黃金標(biāo)準(zhǔn)。DPD法是一種準(zhǔn)確可靠的測(cè)量方法，自20世紀(jì)50年代末以來(lái)一直用于測(cè)量游離氯和總氯。該方法以試劑為基礎(chǔ)，與樣品中的氯發(fā)生反應(yīng)，使溶液變成品紅色。

YSI 3017M DPD氯分析儀使用兩種試劑：緩沖液以及含DPD化合物的反應(yīng)試劑。緩沖液有助于維持樣品pH值介于7-8之間。反應(yīng)試劑含DPD，可與游離氯發(fā)生反應(yīng)。測(cè)量總氯時(shí)，在DPD試劑中加入碘化鉀（KI）。KI與氯胺反應(yīng)，DPD與游離氯反應(yīng)，從而測(cè)量總氯。

3017M采用流動(dòng)進(jìn)樣分析法（FIA），混合試劑和樣品。FIA的基本原理是將液態(tài)樣品注入適合液體流動(dòng)、不分段的連續(xù)載體流中。對(duì)于3017M，過(guò)程樣品為載流，緩沖液和DPD試劑作為進(jìn)樣液體。進(jìn)樣樣品形成區(qū)域，然后輸送至檢測(cè)器，通過(guò)檢測(cè)器連續(xù)記錄樣品材料通過(guò)流動(dòng)池時(shí)產(chǎn)生的吸光度、電極電位或其他物理參數(shù)變化。

FIA限制了分析儀中移動(dòng)部件的數(shù)量，有助于防止其他混合方法容易出現(xiàn)的機(jī)械故障。3017M配有持續(xù)運(yùn)行的樣品泵，有助于在潔凈水應(yīng)用中長(zhǎng)時(shí)間保持分析儀管道干凈。通過(guò)持續(xù)沖洗系統(tǒng)，有助于防止DPD染色，如果儀器在兩次測(cè)量之間未充分清除DPD試劑，便會(huì)出現(xiàn)該情況。

另一種常用于測(cè)量氯的分析方法是安培分析法。這種氯測(cè)定法采用電化學(xué)技術(shù)，兩個(gè)不同的電極根據(jù)給定樣品中氯的含量而改變電流。安培分析法可應(yīng)用在原位探頭或側(cè)流分析儀中。該方法的最大特色和主要優(yōu)點(diǎn)在于，無(wú)需通過(guò)添加試劑確定氯濃度。然而，安培法要求pH值、樣品溫度、流量和壓力保持恒定。

結(jié)論

游離氯和總氯水平是水處理和環(huán)境衛(wèi)生中需要測(cè)量的重要參數(shù)。為確保飲用水安全，需要測(cè)量的重要參數(shù)是游離氯，在監(jiān)測(cè)氯消毒效果及其對(duì)環(huán)境影響時(shí)，需要測(cè)量的重要參數(shù)是總氯。通常，如果化合氯水平對(duì)工藝控制、監(jiān)測(cè)或報(bào)告非常關(guān)鍵，則應(yīng)同時(shí)測(cè)量游離氯和總氯。