硫酸钡比浊法快速测定生活饮用水中硫酸盐含量的应用

茹伟杰

摘要  为了适应实验室大批量水样快速测定的要求，根据硫酸钡比浊法的方法原理，改进了实验步骤，采用紫外分光光度计测定吸光度的方法，建立了快速分析水样中硫酸盐含量的方法。实验分析了氯化钡加入形态、摇动时间、静置时间等影响因素。相比国标法(GB/T 5750.5-2023 4.1)，本实验取50mL水样于比色管中，加入2.5mL沉淀剂、2.0mL氯化钡溶液（100g/L），比色管上下颠倒摇匀30次（约30s），放置5min，紫外可见分光光度计比色，建立的方法线性范围为5~50mg/L，相关系数R2=0.9989,方法检出限为1.50mg/L,相对标准偏差RSD为0.28%~1.21%。加标回收率为95.25%~104.85%。方法简单易操作，适用于实验室大批量水样的快速测定。

关键词  硫酸盐 快速测定

硫酸盐在大自然中大量存在，含有硫酸盐的工业原料、化肥到处可见，因此非常容易污染水体[1]。而人体误摄入硫酸根离子浓度超过250mg/L时的饮用水时，会导致腹泻。因此GB 5749-2022生活饮用水卫生标准规定生活饮用水中硫酸盐含量限值应不大于250mg/L，CJ 94-2005饮用净水水质标准规定饮用净水中硫酸盐含量限值应不大于100mg/L。在国标法[2]中测定水中硫酸盐的方法很多，有硫酸钡比浊法、离子色谱法、铬酸钡分光光度法（冷法/热法）、硫酸钡烧灼称量法。由于生活饮用水较污水、地表水等水体干净，干扰物质少，硫酸钡比浊法[3,4]相较其他方法有实验步骤简单，仪器试剂成本低廉、环保，实验时间短的优点。但是GB/T 5750.5-2023 4.1规定的比浊法实验条件要求比较严格、实验过程相对复杂。在实际工作中我们发现，该比浊法可以进行一定的改进，可使实验过程更简单、试剂配制简化，使实验条件更可控，实现大批量生活饮用水水样硫酸盐的快速测定。

1 实验操作

1.1  仪器试剂

岛津UV-2600紫外可见分光光度计；1mg/mL硫酸盐标准溶液（型号为GWB（E）080266，中国计量科学研究院院）；稳定剂溶液:称取75g氯化钠（NaCl），溶于300mL纯水中，加入30mL盐酸（ρ20=1.19g/mL）、50mL甘油（C3H8O3）和100mL 95%乙醇溶液，混合均匀；氯化钡（100g/L）溶液：称取10g二水合氯化钡晶体（BaCl2·2H2O），溶于100mL纯水。

1.2  实验步骤

1.2.1  绘制标准曲线

取50mL比色管7支，分别加入硫酸盐标准溶液[（ρ（SO42）=1mg/mL]0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL和2.50mL。各加纯水至刻度。使质量浓度分别为0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、30mg/L、40mg/和50mg/L。

1.2.2  样品测定

另取50mL水样，在标准系列管与样品管中各加入2.5mL稳定剂、2.0mL氯化钡溶液，盖盖上下颠倒比色管摇匀30次（约30s）。静置5min后，于420nm波长，3cm比色皿，以纯水为参比，测量吸光度。以工作软件绘制工作曲线，从曲线上查得样品中硫酸盐含量。

2结果与讨论

2.1影响因素

2.1.1氯化钡加入形态的影响

实验比较了加入氯化钡溶液与加入氯化钡固体的对结果测定影响。在同样的实验条件下分别开展加入0.2g氯化钡固体、2.50mL稳定剂、2.0mL纯水，加入氯化钡溶液2.0mL、2.50mL稳定剂的比浊法实验，按1.2.2实验步骤，绘制标准曲线，测定同一自来水样品与已知浓度标液，结果见表1。实验表明氯化钡加入形态对测定结果并无太大影响。

	加入氯化钡溶液测定结果（mg/L）	加入氯化钡固体测定结果（mg/L）	相对偏差
自来水水样	7.25	7.31	0.8%
已知浓度标液（10mg/L）	10.10	10.06	0.4%
已知浓度标液（20mg/L）	20.10	20.21	0.6%
已知浓度标液（40mg/L）	40.28	40.40	0.3%

表 1 不同氯化钡加入形态的影响

2.1.2 摇动时间的影响

国标法中溶液需要在烧杯中用电磁搅拌器搅拌60s±5s，使硫酸钡固体充分溶解，溶液均匀稳定。本方法选择使用50mL比色管作为容器，摇动方式改为手动振摇。同时比较了摇动时间对测定结果的影响，在浓度为20.0mg/L的硫酸盐溶液的基础上，控制上下颠倒比色管摇匀频率在1秒1次。结果显示，摇动时间对硫酸盐测定的影响不明显，在10s~60s（上下颠倒10次~60次）的范围内可完全反应。为实现快速测定的要求，实验选取30s为最佳摇动时间。

2.1.3 静置时间的影响

反应完全后，静置一段时间才可得到稳定的待测液。实验按1.2.2操作分析了静置时间对测定结果的影响，结果见表2。结果显示，在静置时间在5-15min之间数值较稳定。15min以后，数值有所下降。为实现快速测定的要求，实验选取最佳静置时间为5min，并在15min内读数。

时间t（min）	5	10	15	20	25	30	35	40
硫酸盐浓度（mg/L）	20.50	20.55	20.67	19.62	18.54	17.32	17.03	16.88

表2 静置时间的影响

2.2方法评价

2.2.1 方法线性范围与检出限

按照1.2进行实验，方法线性方程为y=0.0136400x+0.0191792，线性范围为5~50mg/L，R2=0.9989。按GB/T 5750.3-2023[5]规定，对空白溶液连续测定20次，根据方法检出限MDL=3Sb/S（Sb为空白多次测量的标准偏差，S为校准曲线的斜率），得到方法检出限为1.50mg/L。与国标法相比（见表3）本方法线性范围更大，方法的检出限低，具有可行性。

方法	线性方程	R2值	线性范围（mg/L）	检出限（mg/L）
国标法GB/T 5750.5-2023 4.1	y=0.0320742x+0.00976225	0.9982	5~40	5
本方法	y=0.0136400x+0.0191792	0.9989	5~50	1.50

表3 方法线性范围与检出限

2.2.2  精密度与回收率

取东莞市松山湖市政自来水、小区二次供水、矿泉水、蒸馏水作为实际样品，测定5次，同时进行低、中、高三种浓度加标，结果见表4。结果显示4种水样的加标回收率为97.55%~104.25%。RSD为0.28%~1.21。方法稳定可靠，具有较好的准确度和精密度。

水样	硫酸根浓度（mg/L）	低浓度加标回收率（%）	中浓度加标回收率（%）	高浓度加标回收率（%）	RSD（%）
市政自来水	15.11	98.85	99.66	102.20	1.13
二次供水	12.26	99.30	102.61	101.33	0.56
矿泉水	7.6	97.55	100.10	102.16	1.22
蒸馏水	0.75	101.88	99.88	104.25	0.28

表4 精密度与回收率结果

3 结论

（1）实现了实验室大批量水样快速测定硫酸盐的需求，方法简单易操作，具有可行性。

（2）水样可以通过测试电导率来预测硫酸盐浓度高低。

（3）硫酸盐浓度太高的水样需要稀释后测定，可能会给结果带来误差。

参考文献

[1]宋柳霆,刘丛强,王中良,等． 贵州红枫湖硫酸盐来源及循环过程的硫同位素地球化学研究． 地球化学,2008,36(6):556-564

[2]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会. 生活饮用水标准检验方法 第五部分：无机非金属指标：GB/T 5750.5—2023[S].北京：中国标准出版社,2023：1-5

[3]王会存,施良,叶晓东． 硫酸钡比浊法测定水中硫酸盐方法的改进． 中国卫生检验杂志，2010，20(5):1250

[4]薛秀玲,李孟迪. 浊度仪法快速测定水体中硫酸盐含量. 环境工程学报,2013,7(4):1359-1362

[5]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会. 生活饮用水标准检验方法 第三部分：水质分析质量控制：GB/T 5750.3—2023[S].北京：中国标准出版社，2023：3-7