如何测水中悬浮物

题目

如何测水中悬浮物

答案

水和废水中的悬浮物（ SS）即总不可滤残渣,系指水样通过一定的过滤器截留在滤器上并于103～105℃烘干至恒重的固体物质, SS是水环境的重要因素之一,也是环境监测的一项重要指标,在一定程度上能综合反映水体的水质特征和水体化学元素迁移、转化、归宿的特征和规律.因此,在水和废水处理中具有特定意义.
测定水中 SS的方法很多,目前多采用重量法,该方法测量准确,操作不复杂.常用的滤料有 0.45 um孔径滤膜,中速定量滤纸、石棉坩埚、玻璃砂芯坩埚以及标准玻璃纤维滤片等,过滤方法也分为真空抽滤和自然过滤.因此,SS测定受过滤时样品的状态或过滤器的影响,不同的过滤方法以及滤料孔径的大小使 SS测定结果差别很大.以下对水中 SS测定结果的影响因素做一简要分析.
1 悬浮物样品采集对测定结果的影响
悬浮物（ SS）是悬浮在水中的颗粒物质,在废水排放过程中,它们随时间的推移容易沉降下去,在沉降过程中会出现粗颗粒在上细颗粒在下的粒径分层现象,同时还有随着离排放口距离的增加颗粒逐渐变细变小的趋势.这些现象如果在采样过程中不加以考虑的话,势必对样品的代表性产生影响,从而影响监测分析结果的准确性.因此,采样位置和采样深度的合理设定,以及防止采样时丢失大粒径不溶物和样品的均匀性仍是非常重要的.
测定 SS的水样应避免沉积或凝聚,因为一旦发生沉积和凝聚,常难以用一般手段使其恢复原状而影响测定的准确性和精密性.在采样时,为取得有代表性的样品,采集 SS样品时,必须在充分振摇的情况下迅速倾入样品容器中,含 SS水样应单独定容采样,并全部用于分析测试,避免分装样品和采混合样.
注意 SS颗粒不均匀对测定结果的影响.水样中颗粒物不均匀是造成室内分析测试时取样量准确与否的重要因素, SS含量较高的工业废水,分析测试所需水样在100ml以下时,采样容器最好使用具塞量筒或者比色管定量采样, SS浓度很高,分析测试所需水样在 50 ml以下时,也不能用移液管分取样品,因为用移液管取样易造成大颗粒 SS损失,分取样品不能保证测定结果的代表性,必须定容采样并将所采样品全部用于分析测试.
多数情况下水样会随时间的推移而产生氢氧化物沉淀,有些样品（如选矿废水）会沉积在样品容器底部,难以摇匀或者无法全部转移出来而使水样变得无法测定或测定结果不准确.因此,测定水中 SS必须使用新鲜水样,采样后应尽快完成分析测试,避免存放时间过长.水样测试前不能加任何试剂,以免影响水样化学成份和组成.
2 取样量对悬浮物测定结果的影响
2.1 最小取样量.滤料上截留过多的 SS可能夹带过多的水份,除延长干燥时间外,还可能造成过滤困难；滤料上 SS过少,则会增大称量误差.当 SS含量很低（如清洁地表水）时,所取水样 SS重量测定值在 5.0mg以上为宜,即使取这样数量的水样,称量误差也偏大.
2.2 最大取样量.一般水样中,测定 SS的最佳含量为 10～100mg,无机物性质的 SS（如河流泥砂等）可多些,颗粒大,粘度高的工业废水（如酿造、食品废水）应小于 50 mg,但取样体积一般也不应少于 10 ml,观察过滤后湿基悬浮物,固体颗粒物体积应低于滤纸圆锥形上边缘 3 cm（φ 11 cm滤纸）,SS量太多,截留的水份也多,干燥、过滤都将变得困难,延长了分析时间.
林小鸣②试验了六组取样量分别为 2000、1000、500、250、100、 50 ml的水样测定 SS含量,每组试验重复做了三次,所得总不可滤残渣重量分析,同一重复间的渣重差在 0.6～ 2.2mg之间,据此按取样量从 2000 ml到 50 ml顺序排列,其测定值重复间的最大相对偏差分别为 2.7％, 5.1％、9.6％、 15.4％、 28.9％和 45.5％,证明取样量是造成测定精度高低的主要因素.当偶然误差在一定条件下存在时,如果平行样的差值为2.2mg,即 X1－X2＝ 2.2mg,按《水质监测实验室质量控制指标（试行）》中要求总悬浮物含量在 5～100mg/L时相对偏差应≤ 20％,100mg/L以上时相对偏差应≤ 15％.通过计算得出 X2≥ 4.4mg时符合相对偏差≤ 20％的要求, X2≥ 6.2 mg时符合相对偏差≤ 15％的要求.测定 SS的取样量应在不增加工作难度和较易过滤的前提下,以其中的总不可滤残渣在 6.2mg以上或达到 10 mg（此时的相对偏差≤ 10％）时,则可获得较准确的监测结果.
3 测定条件对悬浮物测定结果的影响
3.1 滤器、滤料与过滤洗涤.重量法测定水中悬浮物（ SS）实际上是一种条件试验③,测试操作不复杂但测定条件要求严格,过滤水样所用的滤料不同则 SS的测定结果也不同,有时结果会相差很大.测定水中 SS有多种滤料可供选择,可根据实际条件和水样性质选择不同滤料和过滤方法.应注意过滤器、滤料各有利弊.中速定量滤纸法操作简单,仪器也不复杂,但应注意随着过滤冲洗水量的增加,会使滤纸质密度降低,滤纸失重明显增加.滤纸使用前还须先用蒸馏水冲洗,除去可溶性物质,再烘干至恒重,增加了工作量.如测定 SS不预先冲洗滤纸,则必须对中速定量滤纸水溶物干扰 SS测定的校正,否则在测定 SS含量低的水样将引入很大误差,甚至造成水样中 SS的未检出.孙廷春④研究了取样量与滤纸减重的关系,当水样取样量在 50 ml至200ml时,滤纸平均失重为 0.58％,基本介于 0.50％至 0.60％之间,当取样量超过200ml时,滤纸失重明显增加,一般为滤纸重量的 0.80％左右.经蒸馏水冲洗的滤纸测定某水样 SS含量平均为 48 mg/L,而同一水样用未经蒸馏水洗涤的滤纸做出的结果为未检出,经校正滤纸测定结果平均值为 54 mg/L.用中速 定量滤纸做测试水中 SS的滤料时,仅适宜 SS含量较高的水样,低 SS水样因过滤水量太多造成滤纸失重严重而不适用.
用孔径为 0.45 um滤膜过滤水样,时间较长,特别是粘度大的样品,有时要过滤数小时甚至几天,不能及时提报监测结果,在过滤洗涤时,还须注意防止灰尘污染或损失.按资料〔 5〕方法测定水中 SS,用孔径 0.45 um滤膜做滤料抽吸过滤,对有些水样（如海藻酸钠生产废水）过滤也是很困难的,且操作过程较复杂.
石棉坩埚真空抽滤法.由于石棉含有较多的杂质,必须经过特殊处理并且相当麻烦.在铺石棉的过程中很费事,过细的石棉在真空抽滤水样时也有穿过古氏坩埚的可能性,影响测定结果.此法操作过程繁复,效率太低,故不实用.另外,石棉也是一种较难处理的环境污染物质.
标准玻璃纤维滤片放在滤膜器上或者放在适当的古氏坩埚内真空抽滤法,据称效果较好,但由于玻璃纤维滤片在国内很少见到,因此很少使用.
过滤水样要防止 SS穿滤现象,某些污水对滤纸有反应,使滤纸化学成份改变,引起重量变化带入误差.滤料本身都会吸附一些滤液,特别是一些粘度大的样品,有时会很严重,经烘干后会增加 SS的量.为解决滤纸吸附和腐蚀问题,可采用双纸过滤法,即用两张恒重分别称重的滤纸双层过滤,烘干恒重后分别称重,以校正因滤纸化学成份改变或吸附滤液引入的误差.
过滤洗涤要仔细,避免样品损失.某些样品具有溶解性,洗涤与否对测定结果影响很大.如果测定方法规定要洗涤就应该洗涤,因为要统一测定方法,不能因为样品有溶解性,就有的人操作洗涤,有的不洗；有的样品洗涤,有的样品不洗,因为是条件试验,要使测定结果有可比性.试样洗涤的水量、次数在满足测定要求的前提下,应尽量减少,防止某些水溶性物质溶解.洗涤水量与次数应控制一致,提高可比性.一般每次洗涤用蒸馏水 5～ 10 ml,洗涤 2～ 3 次为宜.
3.2 烘干温度与时间. SS测定是在103～105℃烘干恒重,实际上该温度烘干样品不易赶尽滤纸和试样上的吸着水,故恒重较慢.在加热状态下,由于某些物质的分解、氧化,吸着水、结晶水的变化,气体挥发以及滤纸或试样干燥程度的不同都会带来正、负误差.例如气体,低沸点的物质,加热即分解的物质（如重碳酸盐）,在空气中容易氧化的物质（如脂肪酸）,烘干后带有结晶水的物质（如硫酸盐）,还有由氢氧化物等可溶性成份生成沉淀的物质等,这些都是加热就发生变化的物质.
在SS的测定条件中,最需注意的是干燥温度.在105℃时水合性强的结晶水大部分都可能保留下来,一部分重碳酸盐放出CO2成为碳酸盐,而有机物的逸散一般认为是极少的.烘干 时间过长,滤纸会被烤焦,滤纸成分发生变化,引起重量的改变,废水的腐蚀性,加剧了变化的程度.第一次烘 2小时,冷却至室温（冷却时间视环境温度和样品多少不同,一般约需 30～ 40分钟）称量,再烘 1小时,冷却、称量直至恒重.要避免连续长时间的烘烤,这样虽易达到恒重,操作也较简便,但易引起正误差或负误差.
3.3 称量.称量瓶（滤纸、试样）放入干燥器应冷却至室温后及时、快速称量.因为称量瓶温度过高,会引起天平横梁臂长的变化,在温度高的一盘有上升的气流,使称量结果小于真实值,随着称量时间的延长,后称的温度会逐渐降低,会使前后称量结果不一致,造成称量误差.同一样品的多次称量,应设法使称量瓶 +滤纸和称量瓶 +滤纸 +试样在烘干、冷却和称量所用的时间均一致,尽量缩短称量时间.因此,将称量瓶编号,预测称量瓶 +滤纸重量（称量瓶重量已知后,滤纸重量就在一个很小的范围内波动,可预测一盒滤纸的重量）,每次烘干、冷却后按顺序称量.干燥器内也是一个小环境,干燥剂也会逐渐吸收水分,由于干燥的试样含有吸湿性物质,干燥的滤纸也会吸湿,应将称量瓶闭盖冷却、称量,并在称量时动作应迅速.
测定 SS的称量一般都较重,称量用到的砝码也多,质量越大的砝码其允许误差也越大.在称量时,如果要变更较大克组砝码,而称量的试样重量又较轻,带进的误差就较大.利用砝码误差可以相互抵消原理,同一样品的多次称量时,称量瓶 +滤纸和称量瓶 +滤纸 +试样的称量必须设法使用同一套（组）砝码,并且使含试样的称量过程不更换质量较大的砝码,只变动质量较小的砝码,以减小可能存在的称量误差.
4 测定悬浮物的质量控制
测定水中SS也可以使用质控样品控制被测水样的测定条件.一般情况下,完成 SS测定的样品都可以保存起来,作为室内分析测试的质控样品使用.质控样品应连同称量瓶一起贮存于干燥器中,由于日常测定 SS的成分性质复杂,不同成分的 SS,在相同重量、相同条件下烘干至恒重的时间往往不一致,因此在使用质控样时,应选择悬浮物的量相当,成分相同的已恒重过的质控样品.测定时,根据测定样品的多少,选择规定数量的质控样,在称量瓶里将质控样滤纸和试样用蒸馏水润湿,随机分散放入样品中,以相同的条件烘干、冷却、称量,分析样品是否处于受控状态下测试,比较测定结果的准确性和精密性.
重量法测定水中 SS,要严格按照实验规程操作,控制实验条件.提报监测结果时应注明分析方法,使 SS测定结果符合准确性、精密性和可比性的要求.