表1(Table 1)
2. 常州仪赛化学试剂有限公司
在日常水质监督监测中余氯含量的测定非常重要，是现场判断水质在微生物学上是否安全的唯一指标。一般说来，如果水中的余氯特别是游离性余氯含量满足要求时可以初步判断水在微生物学上是安全的。在实际工作中生活饮用水的出厂水、末梢水、二次供水及公共场所中的游泳池水都需要现场测定游离性余氯的含量。因OT (邻联甲苯胺)能引起睾丸癌已被禁用，故市场上以OT为显色剂的余氯测试盒也应被禁用。
水中游离余氯的测定，《生活饮用水标准检验方法消毒剂指标》(GB/T 5750.11-2006)[1]采用的是3, 3′, 5, 5′-四甲基联苯胺(TMB)比色法。但现场实际监测中发现当把0.1 mol/L盐酸配置的TMB加到水样中或把pH>7的水样用盐酸调节到pH值为4后再加TMB，混合后系统颜色为绿色或为黄绿色，与重铬酸钾—铬酸钾配置的余氯标准比色系列的黄色有很大的色差，导致现场无法比色或判断；尤其在冬天，水温在6~8℃时，绿色更显著。另外该方法在现场实际应用时，永久性标准比色系列与所需试剂重约3.5 kg，在一天多达十几个末梢点的监测中携带不方便。为解决以上问题本实验对国标TMB法进行改进, 研制出一种适合现场快速检测的试剂盒。
TMB测定余氯的原理是水中的余氯与TMB在pH值小于2的酸性溶液中生成黄色的醌式化合物(根据文献此醌式化合物在450 nm吸光最大)，然后与重铬酸钾—铬酸钾比色系列进行目视比色法定量。在实际工作中发现酸度是系统颜色的决定性因素。
1 材料和方法 1.1 试剂及仪器TMB：超纯级、阿拉丁；盐酸：优级纯、国药；超纯水。
722G可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司。
1.2 方法 1.2.1 显色体系酸度为简化现场操作，显色剂和pH值调节剂配制在一起。用超纯水配制摩尔浓度分别为0.12、0.24、0.36、0.48、0.60、0.72、0.84、1.0、1.2、1.8 mol/L的盐酸溶液。然后在不同温度下(21℃、6℃)下，用不同摩尔浓度盐酸配制0.3 g/L的TMB，此试剂与同一含氯水样反应后，在450 nm处测定吸光度。确定所用盐酸的摩尔浓度范围。
1.2.2 测试盒标准比色系列浓度的确定实际工作中需要现场测定生活饮用水的出厂水、末梢水、二次供水及公共场所中的游泳池水中游离性余氯的含量。根据实际需要来确定测试盒标准比色系列的浓度。
1.2.3 总余氯读数时间的确定实验确定总余氯读数时间。
1.2.4 试剂有效期试验随着时间的延长，试剂的颜色会逐渐加深，对现场比色造成一定程度的影响，需进行试剂有效期试验。同一瓶试剂，室温放置不同时间，然后用于测定试验用超纯水的游离性余氯含量。
2 结果 2.1 显色体系酸度的确定用不同摩尔浓度盐酸溶液配制0.3 g/L的TMB，观察在21℃时及6℃下的溶解及颜色变化情况(表 1)。
| 盐酸(mol/L) | 6℃ | 21℃ |
| 0.12 | 全溶，微黄色，++ | 稍加热后全溶，刚开始无色透明，放置一段时间后微黄色，++ |
| 0.24 | 全溶，微黄色，++ | 稍加热后全溶，刚开始无色透明，放置一段时间后微黄色，++ |
| 0.36 | 全溶，微黄色，++ | 稍加热后全溶，加热过程中溶液变微黄色，++ |
| 0.48 | 全溶，微黄色，+ | 稍加热后全溶，刚开始无色透明，放置一段时间后微黄色，+ |
| 0.60 | 全溶，无色透明 | 稍加热后全溶，为无色透明，放置一段时间后亦无色透明 |
| 0.72 | 全溶，微黄色，+ | 加热后全溶，所需时间较长，刚开始无色透明，放置一段时间后微黄色，+ |
| 0.84 | 底部出现毛状结晶，上层溶液微黄色，++ | 加热后全溶，所需时间较长，刚开始无色透明，放置一段时间后微黄色，++ |
| 1.0 | 底部毛状结晶较室温时增多，上层溶液无色透明 | 加热时间较长，全部溶解后为微黄色；静置于棕色玻璃瓶中冷却，底部与表面都有毛状结晶，溶液变为无色透明 |
| 1.2 | 底部毛状结晶较室温时增多，上层溶液无色透明 | 室温下搅拌不溶，加热后也较难溶，约二十几分钟后全部溶解，溶液无色透明；静置于棕色瓶玻璃瓶中，底部出现一层毛状结晶 |
| 1.8 | 底部絮状沉淀较室温时增多，上层溶液无色透明 | 室温下搅拌不溶，加热后也不溶，静置于棕色瓶玻璃瓶中分层，底部出现一厚层棉絮状沉淀物，上层溶液无色透明 |
| 注：加热助溶时温度稍高溶液立即变为微黄色，故在助溶时温度尽可能要低。随着盐酸浓度逐渐升高，TMB的溶解逐渐困难。微黄的程度用+、++、+++表示，+越多表示TMB溶液越黄。 | ||
室温21℃下，TMB的溶解性随着盐酸摩尔浓度的升高逐渐变差，能用来配制0.3 g/L TMB的盐酸最高浓度为0.84 mol/L；当盐酸浓度≥1.0 mol/L时，TMB在常温下都不能完全溶解；6℃下，配制0.3 g/L TMB的盐酸最高浓度为0.72 mol/L。综合6℃和21℃时TMB的溶解情况，选择配制0.3 g/L TMB的盐酸的最高浓度为0.72 mol/L。
用上述0.12~0.72 mol/L盐酸配制的TMB与试验水样反应，观察现象。先向50 mL比色管中加2.5 mL TMB，再加入47.5 mL水样。加入水样混匀后立即比色发现随着盐酸摩尔浓度的升高，整个体系的颜色从绿色至黄绿色到黄色，绿色成分逐渐减少，0.60 mol/L、0.72 mol/L盐酸配制的TMB颜色与重铬酸钾—铬酸钾比色系列最为接近，随着时间的推移，每管绿色成分逐渐减少，黄色与比色系列的黄色趋于一致。约3 h后，0.48、0.60、0.72 mol/L盐酸配制的TMB的体系黄色已与比色系列一致；约23 h后，只有0.12和0.24 mol/L盐酸配制的TMB体系黄色中仍有绿色，其余管均与比色系列一致。
测定不同浓度盐酸配制的TMB与同一水样于不同温度反应后在450 nm处的吸光度，结果见表 2。
| 配制TMB时盐酸 浓度(mol/L) |
加入水样后 体系的pH值 |
A(10℃) | A (18℃) | ||
| 30 s | 10 min | 30 s | 10 min | ||
| 0.12 | 2.22 | 0.306 | 0.341 | 0.373 | 0.402 |
| 0.24 | 1.92 | 0.373 | 0.424 | 0.452 | 0.497 |
| 0.36 | 1.74 | 0.401 | 0.455 | 0.476 | 0.528 |
| 0.48 | 1.62 | 0.406 | 0.473 | 0.484 | 0.540 |
| 0.60 | 1.52 | 0.424 | 0.496 | 0.494 | 0.555 |
| 0.72 | 1.44 | 0.405 | 0.500 | 0.489 | 0.551 |
由表 2可知，水温18℃时，0.6 mol/L的盐酸配制的TMB与试验用水样发生反应后游离氯和总氯在450 nm处的吸光度最大(30 s读数为游离氯、10 min读数为总氯)；而在10℃时，0.6 mol/L的盐酸配制的TMB与试验用水样发生反应后游离氯在450 nm处的吸光度最大，0.72 mol/L的TMB总氯读数最大。考虑到现场用的是目视比色法，不是分光光度法，而且游离性余氯是平时监测的重点，故把盐酸浓度确定在0.6 mol/L，体系pH值调节在1.52，可避免颜色发绿的情况出现。
2.2 现场总氯读数时间的确定向50 mL比色管向加入0.6 mol/L盐酸配制的TMB 2.5 mL，再加余氯约为0.5 mg/L水样至50 mL刻度，混匀后分别于0.5，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15 min测定体系在450 nm处的吸光度。起初随着时间的延长，吸光度不断增加，当反应时间到达11 min时，吸光度达到最高，且随着时间的延长，吸光度不再增加。故在现场读数时可把总余氯的读数时间设定在11 min。
2.3 测试盒的测定范围《生活饮用水标准检验方法消毒剂指标》(GB/T 5750.11-2006)3, 3′, 5, 5′-四甲基联苯胺(TMB)比色法中标准比色系列的质量浓度为0.005、0.01、0.03、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.0 mg/L共14个质量浓度梯度。根据水质监测工作中的具体需要，如生活饮用水的出厂水要求游离性余氯[2]在0.3~4.0 mg/L，实际工作中水厂的余氯一般在0.5~1.0 mg/L之间、末梢水≥0.05 mg/L；二次供水游离性余氯≥0.05 mg/L；公共场所中的游泳池水而言《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[3]中要求游离性余氯在0.3~0.5 mg/L，待批的新标准中是0.2~1.0 mg/L，《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)[4]中游离性余氯在0.3~1.0之间。为了兼顾以上这些标准的要求，本实验选择0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、0.8、1.0 mg/L不同质量浓度，以满足不同水质的需要。
2.4 比色用玻璃的选择考虑抗爆及透光性，选择用高硼玻璃来制作标准系列及比色管。
2.5 最低检出限和检测范围本测试盒的检测范围为0.05~1.0 mg/L。
2.6 试剂盒的有效期试验同一瓶试剂，分别于室温放置0，1，2，3，4，5，6，7，8个月时测定试验用超纯水中游离性余氯的含量，结果均小于0.05 mg/L，故试剂放置8个月对余氯度数无显著影响。
2.7 试剂盒的应用选择Palintest余氯测量计(水晶版，经北京计量院计量)与本试剂盒对现场部分实际样品包括城市集中式供水的出厂水、末梢水、二次供水及游泳池水进行测定。结果见表 3。
| 出厂水与末梢水（mg/L） | 二次供水（mg/L） | 游泳池水（mg/L） | |||
| 试剂盒 | Palintest | 试剂盒 | Palintest | 试剂盒 | Palintest |
| 0.6 | 0.62 | 0.5 | 0.52 | 0.25 | 0.23 |
| 0.7 | 0.68 | 0.2 | 0.18 | 0.4 | 0.42 |
| 0.5 | 0.53 | 0.4 | 0.43 | 0.5 | 0.47 |
| 0.25 | 0.27 | 0.15 | 0.13 | 0.2 | 0.22 |
| 0.1 | 0.08 | < 0.05 | 0.03 | < 0.05 | 0.02 |
3 讨论
研制TMB余氯快速测试盒的关键技术问题有三个，一是确定显色体系的酸度，也就是确定配制0.3 g/L TMB的盐酸的摩尔浓度，这个酸度使得体系颜色与重铬酸钾—铬酸钾比色系列的黄色系列尽可能一致，尤其在较低温度情况下体系颜色应正常。二是比色系列测定范围的确定，必须满足生活饮用水的出厂水及末梢水、二次供水、游泳池水游离性余氯测定的需要。三是所用玻璃材质的选择，透光性要好，易于目视比色，在试剂盒的制作过程中要有良好的抗爆性能。目前，实际工作中应用实验研制的TMB余氯快速测试盒，能满足上述要求。
