专利名称：利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法
技术领域：
本发明涉及一种对废弃离子交换树脂球的再生和利用再生树脂球进行水质检测的方法。
背景技术：
目前国内进行的水质监测是以单纯地对监测的水体取瞬时水样作水质分析，通过污染物质在水中的瞬时浓度来反映水质状况来进行水质评价为主。然而取一次水样所测定的结果，只能反映瞬时的水质状况，水体中污染物质浓度是随流量变化而变化的。因此，瞬时的水质浓度值没有相应的流量是不能说明问题的，它不具有某一水期的代表性。对于这个问题目前一般采用多次在任意时间和地点取水样作水质分析，而这种方法会消耗大量的人力物力，而且随着次数的增加工作量也会大量增加，这就需要一种能够具有持续吸附水体离子的方法。离子交换树脂球是美国蒙大拿州立大学的Skogely等人经过多年研究而成的，是一种阴阳离子混合型树脂丸球，已成功应用在土壤养分生物有效性测定上。土壤是一个十分复杂的体系，离子交换树脂球在土壤中的成功应用为在水体中离子的检测提供了可能性。但树脂球价格昂贵(“通用佳”树脂球每粒售价4美元)，且使用一次后，即废弃不用，导致分析成本太高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、操作简便、测试结果准确的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法；采用本发明的方法能获知待测水域中污染物质浓度(浓度的变化趋势)。为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，包括以下步骤:I)、对废弃的离子交换树脂球进行再生处理:将废弃的离子交换树脂球以搅拌的方式浸泡于浓度为1.0mol/L的碳酸氢钠(NaHCO3)溶液中2h ;取出后再以搅拌的方式浸泡于浓度为0.lmol/L的碳酸氢钠溶液中2h ；接着用去离子水冲洗I 2遍(目的是以洗去表面多余的碳酸氢钠)；最后浸泡于去离子水中，得再生树脂球，待用；2)、采用原位溪流检测:先在特制尼龙网袋内放置5粒再生树脂球，再将所述特制尼龙网袋固定在待测水域中，从而使再生树脂球被浸泡在待测水域中；3)、每隔10天，更换一次特制尼龙网袋内的再生树脂球；对每个取出的再生树脂球分别进行如下处理:先用去离子水进行冲洗(用量约为20ml);然后置于容器(例如为60ml塑料瓶)中再加入浓度为0.4 0.6mol/L的HCl溶液进行振荡洗涤I 2次，从而洗脱再生树脂球所吸附的N和P ;每次振荡洗涤的时间为25 35分钟，HCl溶液的用量为25 35ml ;收集所得的洗脱液；4)、分别测得洗脱液中氮、磷的浓度，对同一时间所得的5粒再生树脂球所对应的洗脱液中的氮、磷浓度各自取平均值；从而获得洗脱液中氮、磷浓度检测值；5)、根据洗脱液中氮、磷浓度检测值，获得再生树脂球相对应离子的吸附量RAQ;从而得出待测水域中氮、磷浓度的变化趋势。作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的改进:步骤4)为:分别测得洗脱液中磷、硝态氮、氨氮的浓度，对同一时间所得的5粒再生树脂球所对应的洗脱液中的磷、硝态氮、氨氮浓度各自取平均值；从而获得洗脱液中磷、硝态氮、氨氮浓度检测值；步骤5)为:根据洗脱液中磷、硝态氮、氨氮浓度检测值，获得再生树脂球相对应离子的吸附量RAQ ;从而得出待测水域中磷、硝态氮、氨氮浓度的变化趋势。作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的进一步改进:步骤4)中:用钥锑抗比色法测定洗脱液中磷浓度，用紫外分光光度法测定洗脱液中硝态氮浓度，用靛酚蓝比色法测定洗脱液中氨氮的浓度。作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的进一步改进:离子交换树脂球为废弃的“通用佳”树脂球。备注说明:废弃的离子交换树脂球一废弃的“通用佳”树脂球是指“通用佳”树脂球进行了土壤养分生物有效性测定后的所得物。
作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的进一步改进:步骤2)中的特制尼龙网袋为:将尼龙网袋分成上下2个部分，在尼龙网袋的下半部设置能避免尼龙网袋浮于水面的重物；将网袋的上半部竖向缝制4条缝线，从而将尼龙网袋的上半部分成5个相对独立的小空间，每个小空间用于对应的放入I粒步骤I)所得的再生树脂球；尼龙网袋的顶部向下折弯后形成一个卷筒，在卷筒内设置用于将整个特制尼龙网袋固定于待测水域的固定件。备注说明:上述卷筒还起到避免再生树脂球从网袋的顶部滑脱的作用。作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的进一步改进:固定件为木杆、竹筒或绳子。作为本发明的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法的进一步改进:步骤3)中:振荡洗涤的次数为2次，HCl溶液的浓度为0.5mol/L ;每次振荡洗涤的时间为30分钟，HCl溶液的用量为30ml。在本发明中，树脂球对离子的吸附量(RAQ)用Icm2的树脂表面吸附的μ mol数来表示，即RAQ的单位是umoI cnT2。具体计算公式如下:树脂球对氮的吸附量RAQ-N=D*60/(14.1*11.4) ；D为洗脱液中氮浓度(mg L—1)；树脂球对磷的吸附量RAQ_P=D*60/ (31*11.4) ；D为洗脱液中磷浓度(mg L—1)。本发明是利用树脂球的持续吸附进行水质氮、磷的检测。本发明方法的特点是先把废弃的“通用佳”树脂球进行再生处理，然后设计特制尼龙网袋放置5粒树脂球，将特制尼龙网袋固定于溪流中使树脂球与流水充分接触；十天后取下树脂球，洗脱树脂球上吸附的磷酸根、硝酸根、铵根离子。本发明的水质检测方法是通过对废弃的“通用佳”(UNIBEST)树脂球再生来达到反复使用的目的，即经过再生的树脂球来测定水体中的营养盐成分，方法简便、快速、测试结果准确、成本低廉，因此具有广阔的应用前景。本发明方法不仅能同时适用于原位溪流和湖泊氮、磷的测定，而且可以用于其它营养盐离子的监测。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图1为尼龙网袋改装成的放置树脂球的特制尼龙网袋的结构示意图；图2为再生离子交换树脂球NH4+-N，N03_-N和Ρθ/__Ρ的回收率。
具体实施例方式实施例1、一种利用再生废弃离子交换树脂球进行水质检测的方法，依次进行以下步骤:I)、对废弃的离子交换树脂球进行再生处理:将100粒废弃的“通用佳”离子交换树脂球以搅拌的方式浸泡于浓度为1.0mol/L的NaHCO3溶液中2h ;取出后再以搅拌的方式浸泡于浓度为0.lmol/L的NaHCO3溶液中2h ；接着用去离子水冲洗I 2遍(每遍每粒所对应的去离子水的用量约为20ml)，以洗去树脂球表面多余的NaHCO3 ;最后浸泡于去离子水中，得再生树脂球，待用；备注说明:上述浸泡只需确保所有的树脂球被完全浸没即可。2)、树脂球回收率验证:配置不同氮磷浓度的混合液见表I (分别用KH2P04、KNO3>(NH4)2SO4进行配制)，将IOOmL上述配置好的混合液对应的加入到250mL的三角瓶中，每个三角瓶中放入2颗再生树脂球，三角瓶口用保鲜膜包扎以防杂物的进入与溶液的损失。将三角瓶在250r/min、25°C下振荡0.5h。每个处理三个重复，同时做空白(用蒸馏水代替所配置的溶液，其他操作一样)。振荡结束后取出树脂球，将每个树脂球置于60ml塑料瓶中再加入30ml0.5mol/L HCl溶液，250r/min下，振荡0.5h，从而洗脱树脂球吸附的离子，按照上述方式共洗2次，收集2次所得的洗脱液；另外收集三角瓶中氮磷混合液的残留液。用常规的钥锑抗比色法测定洗脱液和残留液中磷浓度，用紫外分光光度法测定洗脱液和残留液中硝氮的浓度，用靛酚蓝比色法测定氨氮的浓度；最后取其相应的平均值，最终结论如表2所示。表1、树脂球回收率各处理的浓度
权利要求
1.利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)、对废弃的离子交换树脂球进行再生处理: 将废弃的离子交换树脂球以搅拌的方式浸泡于浓度为1.0 mol/L的碳酸氢钠溶液中2h ;取出后再以搅拌的方式浸泡于浓度为0.1 mol/L的碳酸氢钠溶液中2h ;接着用去离子水冲洗I 2遍；最后浸泡于去离子水中，得再生树脂球，待用； 2)、采用原位溪流检测: 先在特制尼龙网袋内放置5粒再生树脂球，再将所述特制尼龙网袋固定在待测水域中，从而使再生树脂球被浸泡在待测水域中； 3)、每隔10天，更换一次特制尼龙网袋内的再生树脂球；对每个取出的再生树脂球分别进行如下处理: 先用去离子水进行冲洗； 然后置于容器中再加入浓度为0.Γ0.6mol/L的HCl溶液进行振荡洗涤f 2次，从而洗脱再生树脂球所吸附的N和P ;每次振荡洗涤的时间为25 35分钟，HCl溶液的用量为25^35ml ;收集所得的洗脱液； 4)、分别测得洗脱液中氮、磷的浓度，对同一时间所得的5粒再生树脂球所对应的洗脱液中的氮、磷浓度各自取平均值；从而获得洗脱液中氮、磷浓度检测值； 5)、根据洗脱液中氮、磷浓度检测值，获得再生树脂球相对应离子的吸附量RAQ;从而得出待测水域中氮、磷浓度的变化趋势。
2.根据权利要求1所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于: 所述步骤4)为:分别测得洗脱液中磷、硝态氮、氨氮的浓度，对同一时间所得的5粒再生树脂球所对应的洗脱液中的磷、硝态氮、氨氮浓度各自取平均值；从而获得洗脱液中磷、硝态氮、氨氮浓度检测值； 所述步骤5)为:根据洗脱液中磷、硝态氮、氨氮浓度检测值，获得再生树脂球相对应离子的吸附量RAQ ;从而得出待测水域中磷、硝态氮、氨氮浓度的变化趋势。
3.根据权利要求2所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于:所述步骤4)中:用钥锑抗比色法测定洗脱液中磷浓度，用紫外分光光度法测定洗脱液中硝态氮浓度，用靛酚蓝比色法测定洗脱液中氨氮的浓度。
4.根据权利要求1、2或3所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于:所述离子交换树脂球为废弃的“通用佳”树脂球。
5.根据权利要求4所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于:所述步骤2)中的特制尼龙网袋为: 将尼龙网袋分成上下2个部分，在尼龙网袋的下半部设置能避免尼龙网袋浮于水面的重物；将网袋的上半部竖向缝制4条缝线，从而将尼龙网袋的上半部分成5个相对独立的小空间，每个小空间用于对应的放入I粒步骤I)所得的再生树脂球； 尼龙网袋的顶部向下折弯后形成一个卷筒，在卷筒内设置用于将整个特制尼龙网袋固定于待测水域的固定件。
6.根据权利要求5所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于:所述固定件为木杆、竹筒或绳子。
7.根据权利要求6所述的利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，其特征在于:所述步骤3)中:振荡洗涤的次数为2次，HCl溶液的浓度为0.5mol/L ;每次振荡洗涤的时间为 30分钟，HCl溶液的用量为30ml。
全文摘要
本发明涉及一种利用废弃离子交换树脂球进行待测水域水质检测的方法，包括以下步骤1)利用碳酸氢钠溶液对废弃的离子交换树脂球进行再生处理；2)利用再生树脂球进行原位溪流检测；3)利用浓度为0.4~0.6mol/L 的HCl溶液洗脱再生树脂球所吸附的N和P；4)分别测得洗脱液中氮、磷的浓度，从而获得洗脱液中氮、磷浓度检测值；5)根据洗脱液中氮、磷浓度检测值，获得再生树脂球相对应离子的吸附量RAQ；从而得出待测水域中氮、磷浓度的变化趋势。采用本发明的方法能获知待测水域中污染物质浓度的变化趋势。
文档编号G01N21/33GK103217388SQ20131011206
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者张奇春, 王京文, 王光火 申请人:浙江大学