“二分法”數學思想在水質色度、濁度實驗中的應用

宋 瑾，吳鳳龍

(河套學院理學系，內蒙古 巴彥淖爾市 015000)

“二分法”數學思想在水質色度、濁度實驗中的應用

宋 瑾，吳鳳龍

(河套學院理學系，內蒙古 巴彥淖爾市 015000)

二分法可以解決實際問題中的一些查找需求問題。將其應用在水質色度與濁度的測試實驗中，達到實驗目的的同時即省時又省力。

二分法；色度；濁度

通過每次把f(x)的零點所在小區間收縮一半，使區間的兩個端點逐步迫近函數的零點，以求得零點的近視值，這種方法叫做二分法，是一種方程根的近似值求法，其實質是通過縮小區間范圍來靠近目標[1]。色度和濁度是衡量水質物理性質的重要指標之一，常用的測定方法是鉑鈷比色法(GB/T 11903-1989)和目視比濁法(GB/T13200-1991)，其原理是配制一系列色度或濁度標準溶液，將水樣與該標液進行目色比對，確定度數[2-3]。但配制一系列標準溶液耗時長，工作量大且浪費藥品。本文在不違背國家標準的前提下，利用“二分法”的數學思想，對水質色度和濁度實驗進行改進，省事省力，效率較高。

1 原理

用標準試劑(試樣)配制色(濁)度為a和b的標準溶液，色(濁)度區間記為[a，b]，水樣的色(濁)度記為x。將x與區間端點色(濁)度值進行目視比較，若顏色(渾濁度)端點值，區間變為[a，a+b/2] 和[a+b/2，b]。再進行目視比較，直到找到相同或相近的色(濁)度值為止。

2 步驟

2.1 色度測定[4-5]

2.1.1 水樣預處理

如水樣較澄清(天然和輕度污染水)，將水樣倒入250mL量筒中，靜置15min，傾取上層液體進行測定；如水樣渾濁(工業廢水)，則放置澄清，亦可用離心法或用孔徑0.45μm濾膜過濾以去除懸浮物后在測定；如水樣有顏色，用文字描述顏色性質后在測定。

2.1.2 500度鉑鈷標準液的配制

稱取1.246g氯鉑酸鉀(K2PtCl6)(相當于500mg鉑)及1.000g氯化鈷(CoCl2·6H2O)(相當于250mg鈷)，溶于100mL水中，加100mL鹽酸，用水定容至1000mL。保存在密塞玻璃瓶中，存放暗處。

2.1.3 測定步驟

吸取水樣、蒸餾水、500度鉑鈷標準液各50mL于比色管中，色度區間記為[0，500]。將比色管置于白瓷板或白紙上，使光線從管底部向上透過液柱，目光自管口垂直向下觀察。若水樣的顏色與區間端點顏色相同，則為端點色度值；若在兩者之間，則區間變為[0，250] 和[250，500]后在進行目色比對，記下與水樣色度相同的鉑鈷標準液的色度值。低色度標準液由500度鉑鈷標準液稀釋配得，計算公式如下：

式中：500——500度鉑鈷標準液的色度值，度；

V——移取500度鉑鈷標準液的體積，mL；

N——容量瓶的容積，mL；

M——低色度標準液的色度值，度。

2.2 濁度測定[6-7]

2.2.1 水樣的采集與保存

水樣收集于具塞玻璃瓶內，應在取樣后盡快測定。如需保存，可在4℃冷藏、暗處保存24h，測試前要激烈振搖水樣并恢復到室溫且水樣應無碎屑及易沉降的顆粒。

2.2.2 250度的硅藻標準液的配制

稱取10g通過0.1mm篩孔(150目)的硅藻土，于研缽中加入少許蒸餾水調成糊狀并研細，移至1000mL量筒中，加水至刻度。充分攪拌，靜置24h，用虹吸法仔細將上層800mL懸浮液移至第二個1000mL量筒中。向第二個量筒內加水至1000mL，充分攪拌后再靜置24h。虹吸出上層含較細顆粒的800mL懸浮液，棄去。下部沉積物加水稀釋至1000mL。充分攪拌后貯于具塞玻璃瓶中，作為渾濁度原液，其中含硅藻土顆粒直徑為400 m左右。取上述懸濁液50.0mL置于已恒重的蒸發皿中，在水浴上蒸干。于105℃烘箱內烘2h，置干燥器中冷卻30min，稱重。重復以上操作，即，烘1h，冷卻，稱重，直至恒重。求出每毫升懸濁液中含硅藻土的重量(mg)。吸取含250mg硅藻土的懸濁液，置于1000mL容量瓶中，加入10mL甲醛溶液加水至刻度，搖勻。

2.2.3 測定步驟

吸取水樣、蒸餾水、250度的硅藻標準液各100mL于比色管中，濁度區間記為[0，250]。將比色管置于黑色板上，由上往下垂直觀察。若水樣的混濁度與區間端點混濁度相同，則為端點濁度值；若在兩者之間，則區間變為[0，125] 和[125，250]后在進行目色比對，記下與水樣產生視覺效果相近的標準液的濁度值。低色度標準液由250度鉑鈷標準液稀釋配得，計算公式如下：

式中：250——250度的硅藻標準液的濁度值，度；

V——移取250度的硅藻標準液的體積，mL；

B——容量瓶的容積，mL；

A——低色度標準液的色度值，度。

[1] 張廣欣. 基于二分法求解鋼管混凝土桁架拱橋主拱肋節點坐標[J].價值工程，2016(2)：137-138.

[2] 趙曉偉，沈為民，黃杰,等. 基于三波長透射率的水體色度檢測標準[J].環境工程學報，2013，7(12)：4766-4771.

[3] 栗 淘. 目視比濁法測定三氧化二砷中氯離子[J].理化檢驗-化學分冊，2000，36(3)：133-134.

[4] 國家技術監督局.GB/T 11903-1989，水質色度的測定[S]. 北京：中國標準出版社.1989.

[5] 全國化學標準化技術委員會. GB/T 605-2006，化學試劑色度測定通用方法[S].北京：中國標準出版社, 2006.

[6] 國家技術監督局.GB/T 13200-1991，水質濁度的測定[S]. 北京：中國標準出版社,1991.

[7] 電力行業電廠化學標準化技術委員會.DL/T 809-2002，水質-濁度的測定[S].北京：中國電力出版社,2002.

(本文文獻格式：宋 瑾，吳鳳龍 .“二分法”數學思想在水質色度、濁度實驗中的應用[J].山東化工，2016，45(12)：166，175.)

The Application of the Dichotomy Mathematics Thought for Water Quality of Chromaticity and Turbidity Experiment

Song Jin Wu Fenglong

(Department of Sciemce,Hetao College Bayannur 015000,China)

Dichotomy can look for demand to solve practical problems in some problems. Its application in chromaticity and turbidity of the water quality test experiment, which can reach the purpose of the experiment at the same time to save time and effort.

organic compounds; nomenclature; rules

2016-04-21

內蒙古自治區高等學校科學研究項目(NJZY16337); 河套學院科學技術研究青年項目(HYZQ201411)

宋 瑾(1984—)，女(蒙古族)，內蒙古巴彥淖爾市人，講師，碩士，主要從事功能高分子材料改性。

O661.1

A

1008-021X(2016)12-0166-01