如何測(cè)水中懸浮物?
測(cè)定水中 SS(懸浮物)的方法很多,目前多采用重量法,該方法測(cè)量準(zhǔn)確,操作不復(fù)雜。常用的濾料有 0.45 um孔徑濾膜,中速定量濾紙、石棉坩堝、玻璃砂芯坩堝以及標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維濾片等,過(guò)濾方法也分為真空抽濾和自然過(guò)濾。因此,SS測(cè)定受過(guò)濾時(shí)樣品的狀態(tài)或過(guò)濾器的影響,不同的過(guò)濾方法以及濾料孔徑的大小使 SS測(cè)定結(jié)果差別很大。以下對(duì)水中 SS測(cè)定結(jié)果的影響因素做一簡(jiǎn)要分析。
1 懸浮物樣品采集對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響
懸浮物( SS)是懸浮在水中的顆粒物質(zhì),在廢水排放過(guò)程中,它們隨時(shí)間的推移容易沉降下去,在沉降過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)粗顆粒在上細(xì)顆粒在下的粒徑分層現(xiàn)象,同時(shí)還有隨著離排放口距離的增加顆粒逐漸變細(xì)變小的趨勢(shì)。這些現(xiàn)象如果在采樣過(guò)程中不加以考慮的話,勢(shì)必對(duì)樣品的代表性產(chǎn)生影響,從而影響監(jiān)測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,采樣位置和采樣深度的合理設(shè)定,以及防止采樣時(shí)丟失大粒徑不溶物和樣品的均勻性仍是非常重要的。
測(cè)定 SS的水樣應(yīng)避免沉積或凝聚,因?yàn)橐坏┌l(fā)生沉積和凝聚,常難以用一般手段使其恢復(fù)原狀而影響測(cè)定的準(zhǔn)確性和精密性。在采樣時(shí),為取得有代表性的樣品,采集 SS樣品時(shí),必須在充分振搖的情況下迅速傾入樣品容器中,含 SS水樣應(yīng)單獨(dú)定容采樣,并全部用于分析測(cè)試,避免分裝樣品和采混合樣。
注意 SS顆粒不均勻?qū)y(cè)定結(jié)果的影響。水樣中顆粒物不均勻是造成室內(nèi)分析測(cè)試時(shí)取樣量準(zhǔn)確與否的重要因素, SS含量較高的工業(yè)廢水,分析測(cè)試所需水樣在100ml以下時(shí),采樣容器使用具塞量筒或者比色管定量采樣, SS濃度很高,分析測(cè)試所需水樣在 50 ml以下時(shí),也不能用移液管分取樣品,因?yàn)橛靡埔汗苋右自斐纱箢w粒 SS損失,分取樣品不能保證測(cè)定結(jié)果的代表性,必須定容采樣并將所采樣品全部用于分析測(cè)試。
多數(shù)情況下水樣會(huì)隨時(shí)間的推移而產(chǎn)生氫氧化物沉淀,有些樣品(如選礦廢水)會(huì)沉積在樣品容器底部,難以搖勻或者無(wú)法全部轉(zhuǎn)移出來(lái)而使水樣變得無(wú)法測(cè)定或測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。因此,測(cè)定水中 SS必須使用新鮮水樣,采樣后應(yīng)盡快完成分析測(cè)試,避免存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。水樣測(cè)試前不能加任何試劑,以免影響水樣化學(xué)成份和組成。
2 測(cè)定條件對(duì)懸浮物測(cè)定結(jié)果的影響
2.1 濾器、濾料與過(guò)濾洗滌。重量法測(cè)定水中懸浮物( SS)實(shí)際上是一種條件試驗(yàn)③,測(cè)試操作不復(fù)雜但測(cè)定條件要求嚴(yán)格,過(guò)濾水樣所用的濾料不同則 SS的測(cè)定結(jié)果也不同,有時(shí)結(jié)果會(huì)相差很大。測(cè)定水中 SS有多種濾料可供選擇,可根據(jù)實(shí)際條件和水樣性質(zhì)選擇不同濾料和過(guò)濾方法。應(yīng)注意過(guò)濾器、濾料各有利弊。中速定量濾紙法操作簡(jiǎn)單,儀器也不復(fù)雜,但應(yīng)注意隨著過(guò)濾沖洗水量的增加,會(huì)使濾紙質(zhì)密度降低,濾紙失重明顯增加。濾紙使用前還須先用蒸餾水沖洗,除去可溶性物質(zhì),再烘干至恒重,增加了工作量。如測(cè)定 SS不預(yù)先沖洗濾紙,則必須對(duì)中速定量濾紙水溶物干擾 SS測(cè)定的校正,否則在測(cè)定 SS含量低的水樣將引入很大誤差,甚至造成水樣中 SS的未檢出。孫廷春④研究了取樣量與濾紙減重的關(guān)系,當(dāng)水樣取樣量在 50 ml至200ml時(shí),濾紙平均失重為 0.58%,基本介于 0.50%至0.60%之間,當(dāng)取樣量超過(guò)200ml時(shí),濾紙失重明顯增加,一般為濾紙重量的 0.80%左右。經(jīng)蒸餾水沖洗的濾紙測(cè)定某水樣 SS含量平均為 48 mg/L,而同一水樣用未經(jīng)蒸餾水洗滌的濾紙做出的結(jié)果為未檢出,經(jīng)校正濾紙測(cè)定結(jié)果平均值為 54 mg/L。用中速 定量濾紙做測(cè)試水中 SS的濾料時(shí),僅適宜 SS含量較高的水樣,低 SS水樣因過(guò)濾水量太多造成濾紙失重嚴(yán)重而不適用。
用孔徑為 0.45 um濾膜過(guò)濾水樣,時(shí)間較長(zhǎng),特別是粘度大的樣品,有時(shí)要過(guò)濾數(shù)小時(shí)甚至幾天,不能及時(shí)提報(bào)監(jiān)測(cè)結(jié)果,在過(guò)濾洗滌時(shí),還須注意防止灰塵污染或損失。按資料〔 5〕方法測(cè)定水中 SS,用孔徑 0.45 um濾膜做濾料抽吸過(guò)濾,對(duì)有些水樣(如海藻酸鈉生產(chǎn)廢水)過(guò)濾也是很困難的,且操作過(guò)程較復(fù)雜。
石棉坩堝真空抽濾法。由于石棉含有較多的雜質(zhì),必須經(jīng)過(guò)特殊處理并且相當(dāng)麻煩。在鋪石棉的過(guò)程中很費(fèi)事,過(guò)細(xì)的石棉在真空抽濾水樣時(shí)也有穿過(guò)古氏坩堝的可能性,影響測(cè)定結(jié)果。此法操作過(guò)程繁復(fù),效率太低,故不實(shí)用。另外,石棉也是一種較難處理的環(huán)境污染物質(zhì)。
標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維濾片放在濾膜器上或者放在適當(dāng)?shù)墓攀羡釄鍍?nèi)真空抽濾法,據(jù)稱效果較好,但由于玻璃纖維濾片在國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)到,因此很少使用。
過(guò)濾水樣要防止 SS穿濾現(xiàn)象,某些污水對(duì)濾紙有反應(yīng),使濾紙化學(xué)成份改變,引起重量變化帶入誤差。濾料本身都會(huì)吸附一些濾液,特別是一些粘度大的樣品,有時(shí)會(huì)很嚴(yán)重,經(jīng)烘干后會(huì)增加 SS的量。為解決濾紙吸附和腐蝕問(wèn)題,可采用雙紙過(guò)濾法,即用兩張恒重分別稱重的濾紙雙層過(guò)濾,烘干恒重后分別稱重,以校正因?yàn)V紙化學(xué)成份改變或吸附濾液引入的誤差。
過(guò)濾洗滌要仔細(xì),避免樣品損失。某些樣品具有溶解性,洗滌與否對(duì)測(cè)定結(jié)果影響很大。如果測(cè)定方法規(guī)定要洗滌就應(yīng)該洗滌,因?yàn)橐y(tǒng)一測(cè)定方法,不能因?yàn)闃悠酚腥芙庑?,就有的人操作洗滌,有的不洗;有的樣品洗滌,有的樣品不洗,因?yàn)槭菞l件試驗(yàn),要使測(cè)定結(jié)果有可比性。試樣洗滌的水量、次數(shù)在滿足測(cè)定要求的前提下,應(yīng)盡量減少,防止某些水溶性物質(zhì)溶解。洗滌水量與次數(shù)應(yīng)控制一致,提高可比性。一般每次洗滌用蒸餾水 5~ 10 ml,洗滌 2~ 3 次為宜。
2.2 烘干溫度與時(shí)間。 SS測(cè)定是在103~105℃烘干恒重,實(shí)際上該溫度烘干樣品不易趕盡濾紙和試樣上的吸著水,故恒重較慢。在加熱狀態(tài)下,由于某些物質(zhì)的分解、氧化,吸著水、結(jié)晶水的變化,氣體揮發(fā)以及濾紙或試樣干燥程度的不同都會(huì)帶來(lái)正、負(fù)誤差。例如氣體,低沸點(diǎn)的物質(zhì),加熱即分解的物質(zhì)(如重碳酸鹽),在空氣中容易氧化的物質(zhì)(如脂肪酸),烘干后帶有結(jié)晶水的物質(zhì)(如硫酸鹽),還有由氫氧化物等可溶性成份生成沉淀的物質(zhì)等,這些都是加熱就發(fā)生變化的物質(zhì)。
在SS的測(cè)定條件中,zui需注意的是干燥溫度。在105℃時(shí)水合性強(qiáng)的結(jié)晶水大部分都可能保留下來(lái),一部分重碳酸鹽放出CO2成為碳酸鹽,而有機(jī)物的逸散一般認(rèn)為是極少的。烘干 時(shí)間過(guò)長(zhǎng),濾紙會(huì)被烤焦,濾紙成分發(fā)生變化,引起重量的改變,廢水的腐蝕性,加劇了變化的程度。*次烘 2小時(shí),冷卻至室溫(冷卻時(shí)間視環(huán)境溫度和樣品多少不同,一般約需 30~ 40分鐘)稱量,再烘 1小時(shí),冷卻、稱量直至恒重。要避免連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的烘烤,這樣雖易達(dá)到恒重,操作也較簡(jiǎn)便,但易引起正誤差或負(fù)誤差。
2.3 稱量。稱量瓶(濾紙、試樣)放入干燥器應(yīng)冷卻至室溫后及時(shí)、快速稱量。因?yàn)榉Q量瓶溫度過(guò)高,會(huì)引起天平橫梁臂長(zhǎng)的變化,在溫度高的一盤有上升的氣流,使稱量結(jié)果小于真實(shí)值,隨著稱量時(shí)間的延長(zhǎng),后稱的溫度會(huì)逐漸降低,會(huì)使前后稱量結(jié)果不一致,造成稱量誤差。同一樣品的多次稱量,應(yīng)設(shè)法使稱量瓶 +濾紙和稱量瓶 +濾紙 +試樣在烘干、冷卻和稱量所用的時(shí)間均一致,盡量縮短稱量時(shí)間。因此,將稱量瓶編號(hào),預(yù)測(cè)稱量瓶 +濾紙重量(稱量瓶重量已知后,濾紙重量就在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng),可預(yù)測(cè)一盒濾紙的重量),每次烘干、冷卻后按順序稱量。干燥器內(nèi)也是一個(gè)小環(huán)境,干燥劑也會(huì)逐漸吸收水分,由于干燥的試樣含有吸濕性物質(zhì),干燥的濾紙也會(huì)吸濕,應(yīng)將稱量瓶閉蓋冷卻、稱量,并在稱量時(shí)動(dòng)作應(yīng)迅速。
測(cè)定 SS的稱量一般都較重,稱量用到的砝碼也多,質(zhì)量越大的砝碼其允許誤差也越大。在稱量時(shí),如果要變更較大克組砝碼,而稱量的試樣重量又較輕,帶進(jìn)的誤差就較大。利用砝碼誤差可以相互抵消原理,同一樣品的多次稱量時(shí),稱量瓶 +濾紙和稱量瓶 +濾紙 +試樣的稱量必須設(shè)法使用同一套(組)砝碼,并且使含試樣的稱量過(guò)程不更換質(zhì)量較大的砝碼,只變動(dòng)質(zhì)量較小的砝碼,以減小可能存在的稱量誤差
3取樣量對(duì)懸浮物測(cè)定結(jié)果的影響
3.1 zui小取樣量。濾料上截留過(guò)多的 SS可能夾帶過(guò)多的水份,除延長(zhǎng)干燥時(shí)間外,還可能造成過(guò)濾困難;濾料上 SS過(guò)少,則會(huì)增大稱量誤差。當(dāng) SS含量很低(如清潔地表水)時(shí),所取水樣 SS重量測(cè)定值在 5.0mg以上為宜,即使取這樣數(shù)量的水樣,稱量誤差也偏大。
3.2 zui大取樣量。一般水樣中,測(cè)定 SS的*含量為 10~100mg,無(wú)機(jī)物性質(zhì)的 SS(如河流泥砂等)可多些,顆粒大,粘度高的工業(yè)廢水(如釀造、食品廢水)應(yīng)小于 50 mg,但取樣體積一般也不應(yīng)少于10 ml,觀察過(guò)濾后濕基懸浮物,固體顆粒物體積應(yīng)低于濾紙圓錐形上邊緣 3 cm(φ 11 cm濾紙),SS量太多,截留的水份也多,干燥、過(guò)濾都將變得困難,延長(zhǎng)了分析時(shí)間。
林小鳴②試驗(yàn)了六組取樣量分別為 2000、1000、500、250、100、 50 ml的水樣測(cè)定 SS含量,每組試驗(yàn)重復(fù)做了三次,所得總不可濾殘?jiān)亓糠治?,同一重?fù)間的渣重差在 0.6~ 2.2mg之間,據(jù)此按取樣量從 2000 ml到 50 ml順序排列,其測(cè)定值重復(fù)間的zui大相對(duì)偏差分別為 2.7%, 5.1%、9.6%、15.4%、 28.9%和 45.5%,證明取樣量是造成測(cè)定精度高低的主要因素。當(dāng)偶然誤差在一定條件下存在時(shí),如果平行樣的差值為2.2mg,即 X1-X2= 2.2mg,按《水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)(試行)》中要求總懸浮物含量在 5~100mg/L時(shí)相對(duì)偏差應(yīng)≤ 20%,100mg/L以上時(shí)相對(duì)偏差應(yīng)≤ 15%。通過(guò)計(jì)算得出 X2≥ 4.4mg時(shí)符合相對(duì)偏差≤ 20%的要求, X2≥ 6.2 mg時(shí)符合相對(duì)偏差≤ 15%的要求。測(cè)定 SS的取樣量應(yīng)在不增加工作難度和較易過(guò)濾的前提下,以其中的總不可濾殘?jiān)?nbsp;6.2mg以上或達(dá)到10 mg(此時(shí)的相對(duì)偏差≤ 10%)時(shí),則可獲得較準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。
4 測(cè)定懸浮物的質(zhì)量控制
測(cè)定水中SS也可以使用質(zhì)控樣品控制被測(cè)水樣的測(cè)定條件。一般情況下,完成 SS測(cè)定的樣品都可以保存起來(lái),作為室內(nèi)分析測(cè)試的質(zhì)控樣品使用。質(zhì)控樣品應(yīng)連同稱量瓶一起貯存于干燥器中,由于日常測(cè)定 SS的成分性質(zhì)復(fù)雜,不同成分的 SS,在相同重量、相同條件下烘干至恒重的時(shí)間往往不一致,因此在使用質(zhì)控樣時(shí),應(yīng)選擇懸浮物的量相當(dāng),成分相同的已恒重過(guò)的質(zhì)控樣品。測(cè)定時(shí),根據(jù)測(cè)定樣品的多少,選擇規(guī)定數(shù)量的質(zhì)控樣,在稱量瓶里將質(zhì)控樣濾紙和試樣用蒸餾水潤(rùn)濕,隨機(jī)分散放入樣品中,以相同的條件烘干、冷卻、稱量,分析樣品是否處于受控狀態(tài)下測(cè)試,比較測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密性。
重量法測(cè)定水中 SS,要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)程操作,控制實(shí)驗(yàn)條件。提報(bào)監(jiān)測(cè)結(jié)果時(shí)應(yīng)注明分析方法,使SS測(cè)定結(jié)果符合準(zhǔn)確性、精密性和可比性的要求。