·66·化学教育2010年第6期
利用蔬菜和水果消除自来水余氯的实验研究’
潘华英刘德秀
(苏州卫生职业技术学院江苏苏州215009)
摘要利用生活中常见的蔬菜、水果来消除自来水中的余氯，然后以3，37，5，57一四甲基联
苯胺(TMB)为显色剂，用光度计对试验效果进行测试，再用G检验法对测试数据进行处理，从
而获得了蔬菜、水果对消除自来水余氯的有价值数据，由此提供了一种拓宽思路的实验教学方法。
关键词自来水余氯分光光度法G检验法吸附率饮用水标准
自来水在输送过程中，为了抑制水中残余的细
菌、病毒和其他致病生物的繁殖，应有适鼍的余氯
留存在水中，以保证持续的杀菌能力。我阁生活饮
用水水质标准巾规定，氯气及游离氯制剂(游离
氯)在出厂水中的余量≥0．3mg／I。，管网末梢水
中的余量≥o．05mg／“1|。然而，自来水中过量的
余氯会严苇影响水的口感和品质，氯与水中残余的
有机物产生化学作用，会生成一系列的化合物如三
氯甲烷、二氯甲烷、溴二氯甲烷、氯二溴甲烷等，
这些物质对人体会产生一定的致癌作用[2]。目前，
从水中去除微量余氯的方法有活性炭吸附法r3l、载
铁阳离子交换树脂去除法L4j、铜锌合金滤料去除
法∞J等，但不适合应用在日常生活中，也难于应用
到实验教学中。
为了寻求去除自来水中微量余氯的简易实用方
法，进行了一系列的创新设想和科学实验。
l检测方法
水中的余氯检测方法有多种，根据国家标准生
活饮用水标准检验方法[6]中推荐的有N，N-二乙
基对苯二胺(DPD)分光光度法和3，37，5，5’一
四甲基联苯胺比色法(TMB)，我们参照国家标
准，进行了适当修改。
1．1仪器与试剂
仪器选朋723型分光光度计、25mI。目视比色
管。试剂选用3，3’，5，5，-四甲基联苯胺
(TMB)、pH试纸、分析纯重铬酸钾、分析纯铬酸
钾、分析纯氯化钾、分析纯盐酸。
1．2测试方法
1．2．1制作吸收曲线
取1．25mLTMB置于25mL比色管中，用自
来水稀释到刻度，在25℃水浴中，显色1min；用
723型分光光度计在不同波长处测定显色液的吸光
度，测得余氯的最大吸收波长为450nm。
1．2．2制作标准曲线
按国家标准∞j要求配置永久性余氯标准溶液，
在450nm波长处，测定系列标准溶液的吸光度
(见表1)。
江苏省大学生实践创新训练计划项目
表l系列标准溶液的吸光度
标准溶液O．01O．03
O．05O．10O．20O．30
浓度／(mg／I。)
吸光度(A)O．006O．023O．0410．069O．144O．217
为减小查表误差，建立了一个测定余氯浓度函
数，根据吸光度南计算栅陕速求出余氯浓度。设吸光
度为A，浓度为f，根据代数函数插值原理7】贝0有：
f一厂(A)一足O+惫1A十足2A2+愚3A3+
忌4A4+志5A5(1)
利用M棚。AB求解方程可得：矗。一
一O．00105253；忌1—2．14686；惫2一一57．5794；忌3
—1180．40；尼4一一8395．27；志5—18912．9。由此建
立了由吸光度A快速求取余氯浓度r的数学公式，从
而大大提高了对后面实验数据的处理效率。
1．2．3余氯消除效果测定
对选取样本材料分批进行测试，由测得的吸收
度，按式(1)南计算机求出余氯的浓度。对相同
样本的数据，舍去异常值，然后对样本数据进行统
计，求出吸附率的平均值、标准偏差、给定置信水
平时的估计区间，由此评价出各材料对消除余氯的
效果。
2实验过程
2．1选用材料
选用的材料有荸荠、蚕豆、橙子、冬瓜、甘
蔗、胡萝卜、黄瓜、茭白、桔子、梨子、萝卜、蘑
菇、南瓜、柠檬、苹果、甘庶、山药、丝瓜、土
豆、莴苣、香蕉、柚子等，以及自来水样、对照用
的蒸馏水、矿泉水等。
2．2测试环境
样液与显色剂的显色反应在20～25℃的水浴中
完成，以使显色反应完全。浸渍的时间曾按10、20、
30两n进行，但测试结果相差不大，并会使浸渍液
颜色加深，影响测定，最后浸渍的时间统一取为
万方数据
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3rnin。浸渍采用冷水浸渍，因为热水浸渍会使有些
材料中的色素溶解在水中，给测定带来困难。
2．3测试过程
先测定经显色后自来水水样的吸光度，然后选
取3g待测样本，用60mL自来水样浸泡3min，用
TI旧显色，在450nm波长处用723型分光光度计
测定其吸光度，并作记录，供后面统计分析用。
为保证测试的正确性，在实验前后，都要对自
来水水样进行测试，保证测试期间自来水水样没有
明显变化。每次对多种样品进行测试，分批次进行
统计分析。
2．4吸附率计算
设测试样本前测到的水样吸光度为A。，测到
的样本吸光度为A。，根据(式1)可算出水样余
氯浓度c。和样本余氯浓度氏，根据下面公式计算
样本的吸附率Adx：
Adx=(f。一c。)V／m1000(2)
式中，V为溶液体积，取0．06I。；研为样本
质量，取3g；Adx表示每l000g样本能在规定
时间内吸附的余氯质量／mg，可用Adx来表征样
本对余氯的吸附效果。
2．5异常值的舍去
对相同样本的多个吸附率数据，需要舍去异常
值，为此我们采脂了Grubbs检验法∞]，对每个吸
附率计算G值，若大于临界值G(靠，口)，则舍去
该值。对数据z的G值计算式为：G=掣
(3)
式中j为一组数据的平均值，S为标准偏差。
临界值G(以，口)可查阅相关表格，也叮用下
面公式计算：
G(咒，口)(4)
其中，以为样本数，口为显著水平，f为￡分布
值，可用Excel的TINV()函数计算得到。
表2是7个批次的萝卜皮样本测试数据和吸附
率G值的计算结果。其中取D【一0．05，"=7，平均
值z=1．5儿7，标准偏差S—O．7876，G临界值G
(竹，口)一2．02。由计算结果可见，第二批次的测
试数据应该舍去。
表2萝卜皮样本的数据表和吸附率的G值计算
2．6吸附率的置信区间
对保留的吸附率数据进行统计分析，按样本求
出吸附率的平均值、标准偏差和估计区间。设某样
本吸附率刀个测量数据的平均值为z，置信区极限
误差为△，则置信区间肛为：
卢一；±△一[(；一△)～(；+△)]一[xL～Xu]
(5)
XL为置信区下限，Xu为置信区上限，而△
可由下式表示：
△=圮一·S石(6)
￡(。．n为给定显著水平a和自由度厂的￡分布
值，s为样本的标准偏差。
2．7数据分析
对荸荠、蚕豆、橙子、冬瓜、甘蔗、胡萝卜、
黄瓜、茭白、桔子、梨子、萝卜、蘑菇、南瓜、柠
檬、苹果、甘蔗、山药、丝瓜、土豆、莴苣、香
蕉、柚子等进行实验，经分析发现凡吸附性强的、
维生素C丰富的样本，余氯的吸附效果就比较好。
分别用活性炭和维生素C药片进行实验：(1)
称取活性炭3g，置于60mI。自来水样中，浸泡2
min，过滤液在20～25℃水浴中用TMB显色，在
450nm波长处用723型分光光度计测定其吸光度；
(2)取2片维生素C片剂(约o．1g×2)，研碎，
用60mL自来水样浸泡2min，过滤后在20～25℃
水浴中用TMB显色，在450nm波长处用723型
分光光度计测定其吸光度。2者的实验效果非常接
近，即O．2g的维生素C片剂相当于3g活性炭的
效果。
也发现一些样本对余氯吸附作用不大，也可能
是本身的颜色对吸光度测量有影响。表3是部分蔬
菜水果对余氯有吸附作用的分析结果。
表3部分蔬菜水果对余氯的吸附率数据(取a=0．05)
万方数据
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续表
对余氯的吸附率置信区间见图1。其中水果中
的柠檬，蔬菜中的萝卜、冬瓜吸附余氯的效果特别
明显。
(2)实验数据会受类似温度、pH、不同水样等诸
多因素的影响，需要运用数理统计的方法进行分
析，才能从中找出有价值的数据。
(3)样本在自来水样中的浸泡温度和时间都会
影响测试结果，必须严格控制。
(4)蔬菜水果消除余氯的机理还有待进一步研
究。
参考文献
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78
图1部分样本的余氯吸附率置信区间示意图[6]巾华人民共和国卫生部·GB／T5750·11—2006生活饮用水
3结论忉橐薏箸鬈篙耋罢霎曩螽糯：嬲?鬻管蒜黑。
(1)南吸光度求取浓度的计算比较复杂，利用计[8]李发美．分析化学．北京：人民卫生出版社。2003
算机插值方法获得的公式(1)可大大提高分析效率。
(上接第6l页)
置虽不能做到随时反应，随时终止，但操作较简便
且更绿色化。
除了装置的比较，教师可以引导学生提_}{j以下
问题进行探讨：如果将性质检验的顺序调换，预测
可能会出现什么情况?S0。是有毒气体，添加什么
仪器和药品进行尾气吸收?从实验模块中选取哪些
合适的尾气吸收装置?已学过的另一种有毒气体
Cl。，教师从实验仪器中将Cl。的制备和性质检验
装置调出进行对比讲解(如图3)，帮助学生迁移
运用相关知识。
图3C12与s02的制备和性质检验的不同装置对比
在老师的指导下，学生就会直观地了解自己之
前所做的实验设计是否合理，并作出相应的调整。
评价学生设计得好的地方，鼓励学生的大胆想法，
只要是学生想得到的装置，都可以在这个虚拟场景
中完成：4。。
3．3增设虚拟实验情境，改进实验教学方法，提
高教学效益
虚拟实验情境创设了一个和谐、平等的课堂氛
围。如果学生在进行真实实验之前没有做好准备，
便会觉得茫然不知所措，甚至会产生惧怕心理，担
心错误的操作会带来安全问题或是受到老师同学的
批评、指责，从而可能抑制学生对实验的质疑和想
法等。而在虚拟的实验情境中，学生任何想法都可
以快速得到呈现。特别是同学之间的相互影响，更
可以调动大家的积极性，使课堂变得更为活跃。
当然，虚拟实验不能完全代替真实实验[5]，但
是，有了虚拟实验情境的铺垫，学生可以胸有成竹
地走进实验室去寻求答案。因为学生对整个实验过
程有了一个比较全面的理解，再通过学生亲自动手
体验，起到了巩同、加深的作用。在实验设计程序
中增加虚拟实验情境，也是对实验教学方法的一种
改进，使学生真正通过实验来了解化学本身的魅
力。
参考文献
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—47
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万方数据
利用蔬菜和水果消除自来水余氯的实验研究
作者：潘华英，刘德秀，PANHuaying，LIUDexiu
作者单位：苏州卫生职业技术学院,江苏苏州,215009
刊名：化学教育
英文刊名：CHINESEJOURNALOFCHEMICALEDUCATION
年，卷(期)：2010,31(6)
参考文献(8条)
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6.邹明荣;周雅珍;翁晓姚查看详情2003(03)
7.王琳;王宝贞优质饮用水净化技术2000
8.中华人民共和国卫生部GB/T5749-2006,生活饮用水卫生标准2007
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hxjy201006028.aspx
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