UV254與COD、TOC相關分析及氯離子對測定UV254的影響

趙英杰　楊唐　李璞

摘要[目的]研究UV254與COD、TOC相關性及氯離子對測定UV254的影響。[方法]通過對不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液和青島市某污水處理廠二級出水UV254、TOC、COD進行測定分析其相關性，并分別在溶液中加入一定量的氯化鈉，分析氯離子對UV254測定的影響。[結果]在試驗條件下，不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液和青島市某污水處理廠二級出水中UV254與TOC、COD具有很好的相關性，可以作為評價水中的有機物指標；在鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液中不同含量氯離子對UV254與COD、TOC相關性分析影響很小，基本可以忽略；氯離子的存在使污水廠二級出水COD/UV254、TOC/UV254值減小。[結論]用UV254替代COD、TOC評價溶液中有機物含量時，必須與具體水質相結合，才能準確表達有機物含量。

關鍵詞UV254；相關性；氯離子；有機物

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）07-253-03

Correlation Analysis of UV254 and TOC/COD and the Influence of Chloride Ions on the Determination of UV254

ZHAO Ying-jie，YANG Tang， LI Pu

（School of Environmental and Municipal Engineering， Qingdao Technological University， Qingdao， Shandong 266033）

Abstract[Objective] The research aims to study correlation between UV254 and TOC/COD and the influence of chloride ions on the determination of UV254. [Method] UV254， TOC and COD of different concentrations of potassium hydrogen phthalate standard solutions and secondary effluent of a sewage treatment plant of Qingdao are analyzed for the correlation. In addition， the influence of chloride ion on measurement of UV254 is analyzed by adding a certain amount of sodium chloride in solution respectively. [Result] Under the experimental conditions， the correlation between UV254 and TOC， COD in different concentrations of potassium hydrogen phthalate standard solution and secondary effluent of a sewage treatment plant of Qingdao is clear. The result can be used as evaluation index of the organic matter in water. In the potassium hydrogen phthalate standard solution， different contents of chloride ions have less impact for UV254 and TOC， COD correlation analysis， and even the impact can be ignored. The values of COD/UV254 and TOC/UV254 are reduced because of the presence of chloride ions. [Conclusion] When UV254 is used to evaluate the organic content of solution instead of COD and TOC， it must be combined with the specific water quality. Only after that can the organic content be accurately expressed.

Key wordsUV254； Correlation； Chloride ion； Organic matter

紫外吸光度（UV254）作為評價和衡量水中有機物的控制參數具有重要意義。日本和歐洲許多國家已將其作為有機物檢測的重要水質指標[1]，國內也有在水處理研究中將其作為有機物控制指標[2-3]，目前對有機物的測定分析中，通常將TOC、COD作為有機物常用的控制指標，但由于TOC測定設備昂貴，應用成本高，COD測定時間長、易受還原性無機物影響且對不同有機物氧化程度不一等問題[4]，從長遠上看，UV254的測定更具優勢和應用前景。

UV254主要表征溶液中芳香性和具有雙鍵結構的物質含量[5]，疏水性的物質易被吸附，而芳香性和具有雙鍵結構的物質是構成疏水性物質的主要組分[6]。O3、Cl-、ClO-、SO2-4等離子的存在[7]都不同程度地影響紫外吸光度的測定，而關于Cl-對其影響的研究非常少。該研究就UV254與COD、TOC相關性分析及氯離子對測定UV254的影響進行考察。

1試驗材料及方法

1.1試驗材料

1.1.1試驗用水。

在該研究中采用鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液和青島市某污水處理廠二級出水作為試驗用水。該污水處理二級出水雖組分比較復雜，但水質比較穩定，其中20 mg/L

1.1.2試驗儀器。

儀器采用日本島津公司生產的TOC-L型總有機碳分析儀、優普URP系列雙反型超純水機、日本日立公司生產的U-3010型紫外可見分光光度計、全玻璃COD回流裝置。

1.2試驗方法

（1）UV254的測定。采用U-3010紫外可見分光光度計，以1 cm比色皿超純水做空白，同時測定溶液在波長254和365 nm處的吸光度，利用其差值消除懸浮物對吸光度值測定的影響[3]。

（2）COD和TOC的測定。COD采用重鉻酸鉀法測定，TOC通過總有機碳分析儀進行測定。

（3）采用無二氧化碳蒸餾水配制100 mg/L（以C計）的鄰苯二甲酸標準溶液，分別稀釋不同的倍數配制TOC分別為2.000、3.125、4.000、6.250、8.000、12.500、20.000、25.000、40.000、50.000 mg/L的溶液，同時測定紫外吸光度值；在某一濃度下的鄰苯二甲酸氫鉀溶液中分別加入不同質量的氯化鈉固體，使已知的某一TOC濃度下的鄰苯二甲酸氫鉀溶液中氯離子含量分別為0、5、25、50、75、100、200、400、600、800、1 200、1 600、2 000 mg/L，同時測定紫外吸光度值。

（4）采用不同時間點某一定點青島市某污水處理廠二級出水，測定UV254、COD、TOC；在已知的某一TOC和COD濃度下的二級出水中分別加入不同質量的氯化鈉固體，使任一濃度下的二級出水中一系列氯離子含量分別為0、5、25、50、75、100、200、400、600、800、1 200、1 600、2 000 mg/L，同時測定紫外吸光度值。

2試驗結果及分析

2.1鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液中相關性分析及氯離子對測定UV254的影響

分別測定（以C計）一定TOC（或COD）濃度梯度鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液的UV254；重新配制上述TOC濃度鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，分別在某一TOC濃度下加入一定質量的分析純氯化鈉固體，配制某一TOC濃度下一系列氯離子含量分別為0、5、25、50、75、100、200、400、600、800、1 200、1 600、2 000 mg/L的混合溶液，測定UV254。

對于溶液中存在不同濃度的氯離子的某一濃度的TOC（或COD）鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液時的UV254測定結果如圖1所示，橫坐標為氯離子的含量，得到某一濃度的TOC（或COD）鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液在氯離子含量不同條件下的紫外光度值一系列變化的曲線。

圖1不同氯離子含量條件下測定不同TOC濃度的溶液的UV254值

可見，在TOC含量為2～50 mg/L區間內，氯離子含量低于2 000 mg/L時，存在不同含量氯離子的條件下某一TOC濃度下測定的UV254值變化曲線較平穩，接近于直線，即氯離子的存在對UV254的測定影響不顯著。TOC含量越高，測定的UV254值越大。當溶液中氯離子含量為零時，對UV254和TOC、COD進行相關性分析，結果如圖2所示。鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液的COD/UV254、TOC/UV254的值分別為152.07、60.83，呈正相關，相關系數均接近于1，相關性顯著。

2.2二級出水中相關性分析及氯離子對測定UV254的影響

2.2.1二級出水中UV254與COD、TOC相關性分析。

試驗用二級出水20 mg/L

取水，測定該二級出水一系列UV254、COD、TOC的值，并進行

相關性分析，結果如圖3所示。由圖3可知，該研究中采用

圖2不含氯離子的鄰苯二甲酸氫鉀溶液中UV254和TOC、COD相關性分析

的污水廠二級出水UV254與COD、TOC具有一定的相關性，具有良好的線性關系， COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）的值分別為256.83、94.46，高于人工配制的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液的COD/UV254、TOC/UV254的值（分別為152.07、60.83）；二級出水擬合直線的R2分別0.979 5、0.878 0，低于鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液擬合直線的R2（0.999 9），相關性均較好。因此在確定二級出水有機污染程度時，UV254具有很好的參考價值。

圖3二級出水UV254與COD、TOC的相關性

2.2.2二級出水中UV254與COD、TOC相關性精密度及準確度分析。

為驗證關于二級出水UV254與COD、TOC相關性分析的精密性，取二級出水同一取水點，在不同時間段多次取水測定COD和TOC。選取在區間范圍內的水樣，根據線性方程TOC=94.455（UV254-UV365）+0.087 3（7

為驗證關于二級出水UV254與COD、TOC相關分析的準

表1TOC測定精密度試驗結果

實測水樣TOCmg/L通過UV254折算TOC結果∥mg/L12345均值mg/LSDmg/LCV%

11.410.9311.3011.5412.0011.7411.480.413.57

13.5612.1413.7314.4413.2814.2513.730.685.06

17.3216.8817.7418.4315.9516.4517.121.005.83

確性，取二級出水同一取水點，在不同時間段多次取水測定其COD和TOC。選取某些水樣加入一定量的鄰苯二甲酸氫鉀標固體，控制加標后總的COD、TOC值在區間范圍內，測定紫外吸光度值進行折算COD、TOC，計算其加標回收率結果如表2所示。上述結果表明，該研究中得到的關于二級出水UV254相關性方程測定計算COD、TOC值方法在相關性直線對應的區間范圍內，精密度好、準確度高，能夠滿足測試的要求。

表2COD測定準確度試驗結果

實測水樣COD∥mg/L加標量mg/L加標測定值mg/L通過UV254折算COD總值∥mg/L回收率%

21.112039.9837.5894.0

28.621543.9442.8697.5

35.501045.3242.3393.4

2.2.3二級出水中氯離子對測定UV245的影響。

為了考察氯離子的存在對實際二級出水UV254與COD、TOC的相關性分析的影響，在已知TOC、COD濃度的水樣中，加入不同質量的氯化鈉固體后分別測定UV254值，計算COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）值，結果如圖4所示。由圖4可知，二級出水中額外加入的氯離子的存在對COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）值有影響，影響UV254、COD、TOC的相關性分析；加入氯化鈉使COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）的比值點位于未添加氯離子的比值直線下，即明顯小于未加入氯化鈉時的比值。另一方面，氯離子的存在對實際二級出水UV254與COD、TOC的相關

圖4二級出水加標氯離子濃度對COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）值的影響

性分析的影響不同于人工配置的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，原因在于二級出水除加入的氯離子外，水樣本身存在一定含量的氯離子，并且二級出水水樣中組分復雜，存在不同含量的其他物質對UV254、COD、TOC的測定有影響。

3結論

對于人工配制的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，UV254與COD、TOC具有很好的相關性，并且在該研究中設計的氯化鈉濃度（以Cl計）在0～2 000 mg/L區間內，對UV254的測定和相關性分析影響很小，基本可以忽略；對于某污水處理廠二級出水，UV254與COD、TOC具有良好的相關性，通過UV254相關性方程測定COD、TOC方法的精密度好、準確度高，能夠滿足測定的要求。外加入一定質量的氯化鈉時，對UV254的測定和相關性分析有顯著影響，COD/（UV254-UV365）、TOC/（UV254-UV365）的比值明顯小于未加入氯化鈉時的比值。另外，在該研究采用的試驗用水二級出水中COD/紫外吸光度值、TOC/紫外吸光度值比值均高于人工配制的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，但相關性系數明顯低于人工配制的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液。

參考文獻

[1] ANDREW EATON.Measuring UV-absorbing organics：a standard method[J].Journal-American Water Works Association，1995，87（2）：86-90.

[2] 將紹階，劉忠源.UV254作為水處理中有機物控制指標的意義[J].重慶建筑大學學報，2002，24（2）：27-34.

[3] 林星杰，楊慧芬，宋存義.UV254在水質監測中應用的研究[J].能源與環境，2006（1）：22-24.

[4] 邱曉國.TOC與COD間相關性數學模型的探討[D].濟南：山東大學，2010.

[5] WEISHAAR J L，AIKEN G R，BERGAMASCHI B A，et al.Evaluation of specific ultraviolet adsorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon[J].Environ Sci Technol，2003，37：4702-4708.

[6] SHIRRA G R，ILAN K，CARLOS G D.Removal of dissolved organic matter by granular-activated carbon adsorption as a pretreatment to reverse osmosis of membrane bioreactor effluents[J].Water Research，2008，42（6/7）：1595-1605.

[7] 金偉， 范瑾初.紫外吸光值（UV254）作為有機物替代參數的探討[J].工業水處理， 1997， 17（6）：30-33.