Giáo sư Palin đã phát triển phương pháp DPD để đo nồng độ Clo tự do và tổng Clo vào những năm 1950. Phương pháp so màu tại thời điểm đó có thể bị gây nhiễu từ monochloramine(NH2Cl) trong khi đo dư lượng Clo tự do. Một trong những nhà sản xuất nước uống lớn nhất ở Tây Ban Nha đã phải trải qua những khó khăn này trong việc tiêm định lượng chất khử trùng cloramin(NH2Cl). Họ phát hiện ra các gai, nhấp nhô trong đồ thị Clo tự do và họ nghi ngờ có thể bị nhiễu bởi monochloramine(NH2Cl).
Quá trình Chloramination thường được sử dụng để khử trùng khi mạng lưới phân phối lớn, vì nó cho phép sự khử trùng được kéo dài hơn so với dùng Clo tự do.
NH2Cl thường được hình thành bằng cách thêm ammonia vào nước có chứa clo tự do (HOCl- hoặc OCl-, tùy thuộc vào độ pH) trong một tỷ lệ cụ thể (thường là clo: amoniac 5: 1). Khi phản ứng diễn ra, ba loại chloramines vô cơ có thể được hình thành; monochloramin (NH2Cl) ; dichloramine (NHCl2) và trichloramine (NCl3). Hình thức nào chiếm ưu thế trong dung dịch phụ thuộc vào tỷ lệ chlorine: ammonia, độ pH của dung dịch và thời gian tiếp xúc. Giá trị pH lý tưởng để sản xuất monochloramines (NH2Cl) trong phản ứng này là 8,4.
Vấn đề
Theo truyền thống, DPD (N, N Diethyl-1,4 Phenylenediamine) đã được sử dụng để giám sát Clo và NH2Cl tự do. Điều này có thể dẫn đến sự hỗn loạn trong mạng phân phối vì nồng độ Clo tự do có thể bị gây nhiễu từ NH2Cl. Việc này được gọi là "breakthrough" khi NH2Cl can thiệp vào phá vỡ quá trình đo Clo tự do. Tỷ lệ breakthrough bị ảnh hưởng bởi pH và nhiệt độ và thường gây ra sự tăng giá trị chậm trong clo tự do, trong khi không ảnh hưởng đến tổng lượng Clo.
Tại Palintest, thuốc viên DPD được kiểm soát để chúng không bị breakthrough quá mức khi kiểm tra các dung dịch chloramine, tuy nhiên vẫn bị nhiễu (<5%). Công cụ này sử dụng hệ thống giám sát trực tuyến dựa trên phương pháp đo màu DPD và thường thấy sự dao động trong giá trị clo tự do, mà chúng cho là có liên quan đến breakthrough.
Giải pháp
Thiết bị ChloroSense sử dụng phương pháp điện hóa được cấp bằng sáng chế gọi là bậc điện thế chronoamperometry, kết hợp các cảm biến dùng một lần để đo đồng thời Clo tự do và tổng Clo. Khi cảm biến được ngâm trong dung dịch mẫu, Clo sẽ phản ứng với các chất phản ứng trên điện cực clo tự do và chlorine và chloramines (tổng clo) sẽ phản ứng với các chất phản ứng trên toàn bộ điện cực chlorine.
Kết quả
ChloroSense được sử dụng cùng với hệ thống trực tuyến DPD trong vòng hai ngày trong mạng phân phối, để xác định hiệu suất của hai phương pháp trong nước có cloramin NH2Cl.
Biểu đồ dưới đây cho thấy cả phương pháp ChloroSense và phương pháp DPD đều cho kết quả chlorine tổng tương tự nhau trong khoảng thời gian kiểm tra khoảng 1,5 mg / L.
Tổng Clo
Dư lượng Clo tự do
Kết luận
Với hàm lượng ammonium (NH4) và clo tự do cao được đưa vào mạng lưới, ta mong đợi sẽ nhìn thấy dư lượng clo tự do ít và tổng lượng Clo khoảng 1,5 mg / L. Phương pháp DPD trực rất vất vả để theo dõi dư lượng Clo tự do trong khi hoạt động khá tốt khi kiểm tra tổng Clo.
Các kết quả của ChloroSense cho thấy hiệu ứng nhiễu breakthrough không ảnh hưởng với các hóa học được sử dụng trên cảm biến. Dư lượng Clo tự do dưới 0.05mg / l trong suốt thời gian thử nghiệm hai ngày. Tổng Clo của thiết bị ChloroSense trùng với các kết quả trên máy phân tích.
Tóm lại, đối với các ứng dụng chloramination (NH2Cl) được sử dụng, phương pháp kiểm tra DPD giám sát dư lượng Clo tự do rất khó khăn. Đối với những ứng dụng có thể gặp phải hiệu ứng nhiễu breakthrough, ChloroSense có thể là một giải pháp.
