一、什么是色度？

色度(chromaticity)即水的顏色，是指水中的溶解性物質(zhì)或膠體狀物質(zhì)所呈現(xiàn)的類黃色乃至黃褐色的程度。水的色度分為表色和真色兩種。表色是指沒有除去懸浮物的水所具有的顏色，包括由溶解性物質(zhì)和不溶解性懸浮物質(zhì)產(chǎn)生的顏色。真色是指除去懸浮物后水的顏色，僅由溶解性有色物質(zhì)所產(chǎn)生。清潔或濁度很低的水，其真色和表色相近；著色很深、懸浮物較多的工業(yè)廢水、生活污水二者差別較大。水質(zhì)理化檢驗(yàn)通常只測(cè)定真色。

潔凈的天然水，在水層淺時(shí)為無(wú)色透明，深時(shí)為淺藍(lán)或淺綠色。天然水經(jīng)常呈現(xiàn)不同的顏色是水中有機(jī)物的分解和含有無(wú)機(jī)物造成的，最常見的是天然有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)絡(luò)合物的顏色。例如，植物性有機(jī)物溶于水中，會(huì)使水呈現(xiàn)淡黃色，甚至棕黃色；含高鐵化合物的水呈黃色；水中硫化氫被氧化析出硫，可使水呈淡藍(lán)色；某些沼澤水，由于植物中含單寧酸和沒食子酸與鐵化合成鐵鹽而呈現(xiàn)黑色；水中大量藻類存在時(shí)會(huì)因藻類的種類而呈現(xiàn)不同的顏色，如小球藻使水呈綠色，硅藻呈棕綠色，甲藻呈暗褐色，藍(lán)綠藻呈綠寶石色；受工業(yè)廢水污染的水體，可呈現(xiàn)該工業(yè)廢水特有的顏色。

水有顏色，則標(biāo)志著水受污染，有色的水，影響人的心理，使飲用者產(chǎn)生不愉快感；也使水的透明度降低，影響工業(yè)用水，使一些輕工業(yè)產(chǎn)品如造紙、紡織等產(chǎn)品質(zhì)量降低。

色度是主要的污染指標(biāo)之一，一些國(guó)家的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，要求色度在5～20度之間。我國(guó)水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生活飲用水的色度不超過15度。污水排放色度指標(biāo)如下：

二、色度的測(cè)定方法

色度的測(cè)定方法有鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法、鉻-鈷比色法和稀釋倍數(shù)法。中國(guó)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法-感官性狀和物理指標(biāo)》(GB/T5750.4-2006)規(guī)定鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法為生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，適用于清潔水、輕度污染并略帶黃色色調(diào)的水，如地面水、地下水和生活飲用水等；鉻-鈷比色法是鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法的替代方法，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，無(wú)氯鉑酸鉀時(shí)可采用鉻-鈷比色法；稀釋倍數(shù)法是環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法，適用于污染較嚴(yán)重的地面水和工業(yè)廢水。

1、鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法

該法利用氯鉑酸鉀和氯化鈷配成與天然水黃色色調(diào)相似的標(biāo)準(zhǔn)色列，與水樣進(jìn)行目視比色測(cè)定。規(guī)定1L水中含有1mg鉑[以(PtC16)2-形式存在]和0.5mg鈷時(shí)所具有的顏色為一個(gè)色度單位，即1度。

首先配制鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取氯鉑酸鉀1.2468(K2PtC16，相當(dāng)于500mg鉑)和干燥的氯化鈷1.000g(COC12·6H2O，相當(dāng)于250mg鈷)，溶于100m1純水中，加入100m1 HCl，用純水定容至1000ml，該標(biāo)準(zhǔn)溶液的色度為500度。然后配制標(biāo)準(zhǔn)色列，分別取該溶液適量體積于規(guī)格為50ml的成套高型無(wú)色具塞比色管中，加純水至刻度，搖勻，配制成色度為0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50度的標(biāo)準(zhǔn)色列。取50ml水樣于比色管中，將水樣與標(biāo)準(zhǔn)色列進(jìn)行比較，以確定水樣的色度。如水樣色度過高，可吸取少量水樣，加純水稀釋后比色，將結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)。

本法最低檢測(cè)色度為5度，測(cè)定范圍為5～50度。如果水樣與標(biāo)準(zhǔn)色列的色調(diào)不一致，即為異色，可用文字描述。

2、鉻-鈷比色法

稱取重鉻酸鉀(K2Cr2O7)0.0437g和硫酸鈷(CoSO4·7H2O)1.000g溶于少量純水中，加入0.5 ml H2SO4,混勻后用純水定容至500ml，此標(biāo)準(zhǔn)溶液色度也為500度。測(cè)定水樣時(shí)，除了用稀鹽酸(1+1000)代替純水稀釋標(biāo)準(zhǔn)色列外，其余與鉑鈷比色法相同。本法最低檢測(cè)色度和測(cè)定范圍與上法相同。

3、稀釋倍數(shù)法

測(cè)定工業(yè)廢水或受工業(yè)廢水污染的水源水時(shí)，由于色調(diào)復(fù)雜，無(wú)法用鉑-鈷或鉻-鈷比色法進(jìn)行測(cè)定時(shí)，一般采用稀釋倍數(shù)法進(jìn)行測(cè)定。

用目視比色法，將水樣用高純水稀釋，同時(shí)與高純水相比較，以剛好看不見顏色時(shí)的稀釋倍數(shù)來(lái)表達(dá)水樣顏色的強(qiáng)度，并觀察水樣顏色，用紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等文字描述。以稀釋倍數(shù)值和文字描述相結(jié)合表達(dá)結(jié)果。

測(cè)定時(shí)首先觀察水樣顏色，并用文字描述。再根據(jù)色度的大小，取一定體積的水樣，以高純水作對(duì)照，將水樣用高純水成倍數(shù)地稀釋，直至剛好看不見水樣的顏色，記錄此時(shí)的稀釋倍數(shù)值。

注意事項(xiàng)：

1）無(wú)論用鉑-鈷比色法還是用鉻-鈷比色法測(cè)定，均只能測(cè)定黃色色調(diào)的水樣。清潔水樣可直接取樣測(cè)定，渾濁水樣應(yīng)離心分離懸浮物或靜置澄清數(shù)小時(shí)后，吸取上層澄清水樣檢驗(yàn)。不可用濾紙過濾，因?yàn)闉V紙能吸附部分有色物質(zhì)，而使色度降低。若水樣所含顆粒太細(xì)，用離心的方法不容易將懸浮物質(zhì)除去時(shí)，可只測(cè)定水樣的表色，在報(bào)告上注明；

2）鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法操作簡(jiǎn)便、色度穩(wěn)定，如標(biāo)準(zhǔn)色列保存適宜，可長(zhǎng)期使用。但氯鉑酸鉀比較貴，大量使用不經(jīng)濟(jì)。鉻-鈷比色法用重鉻酸鉀和硫酸鈷做標(biāo)準(zhǔn)，試劑便宜易得，精密度和準(zhǔn)確度與鉑-鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法相同，但標(biāo)準(zhǔn)色列保存時(shí)間較短；

3）稀釋倍數(shù)法也可以參照嗅閾值的測(cè)定及計(jì)算方法，做任意稀釋倍數(shù)的測(cè)定；

4）PH對(duì)色度有較大影響，在測(cè)定色度的同時(shí)應(yīng)測(cè)定水樣的pH。報(bào)告色度的同時(shí)，也應(yīng)報(bào)告pH。

三、污水出水色度超標(biāo)的原因

天然水一般呈現(xiàn)淺黃、淺褐或黃綠色，這些顏色主要是動(dòng)植物死亡、腐化于水中所引起的，主要含有機(jī)物、無(wú)機(jī)物。而工業(yè)廢水或生活污水中的色度則更多的是由于水中存在帶色物質(zhì)所引起的。特別是染料廢水，由水中的可溶性、非可溶性色素在水中分散而使水質(zhì)呈現(xiàn)所帶色素顏色。另外水中存在金屬等帶色物質(zhì)都可能使廢水呈現(xiàn)該金屬顏色。這些廢水的顏色由所含污染物的量決定的色度高低。

幾種典型的污水色度的機(jī)理

1. 染料污水生化后發(fā)色機(jī)理

染料廢水的顏色取決于其分子結(jié)構(gòu)。按Wiff發(fā)色基團(tuán)學(xué)說, 染料分子的發(fā)色體中不飽和共軛鏈( 如- C= C- 、- N = N - 、- N = O）的一端與含有供電子基(如- OH、- NH2)或吸收電子基(如- NO2、＞C = O ) 的基團(tuán)相連, 另一端與電性相反的基團(tuán)相連?；衔锓肿游樟艘欢úㄩL(zhǎng)的光量子的能量后, 發(fā)生極化并產(chǎn)生偶極矩, 使價(jià)電子在不同能級(jí)間躍遷而形成不同的顏色。

一般來(lái)說, 染料分子結(jié)構(gòu)中共軛鏈越長(zhǎng), 顏色越深; 苯環(huán)增加, 顏色加深; 分子量增加, 特別是共軛雙鍵數(shù)增加，顏色加深。而生化無(wú)法將其破鏈破環(huán)所以導(dǎo)致顯色基團(tuán)隨水流出。

2.一般污水生化后發(fā)色機(jī)理

發(fā)色物質(zhì)中不帶苯環(huán)的碳氧化合物(如羧酸、酯、酮和醛等)、芳香族化合物和含氮碳氧化物含量較多。它們的分子結(jié)構(gòu)中含有烯鍵、羧基、酰胺基、磺酰胺基、羰基、硝基等生色團(tuán)，并且含有-NH2、-NHR、-NR2、-OR、-OH、-SH等助色團(tuán)。它們之間相互作用。造成生化出水色度仍然很高。

此外。這些基團(tuán)又都是極性的。使出水中有機(jī)物易溶于水。在水中發(fā)生高度的分散作用，從而生成難于脫色的水溶液或膠體溶液。

3. 煤氣化廢水發(fā)色的機(jī)理

煤氣化廢水經(jīng)生化處理后又存在色度很高的特點(diǎn)。因含各種生色團(tuán)和助色團(tuán)的有機(jī)物，如3-甲基-1,3,6庚三烯、5-降冰片烯-2-羧酸、2-氯-2-降冰片烯、2-羥基-苯并呋喃、苯酚、1-甲磺?；?4-甲基苯、3-甲基苯并噻吩、萘-1,8-二胺等。

四、污水脫色技術(shù)的匯總

從目前應(yīng)用的廢水處理技術(shù)上看，能有效去除廢水色度的方法有吸附法、混凝法、生物法、膜分離法、化學(xué)氧化法以及電絮凝法等。

1、吸附脫色

吸附脫色技術(shù)是依靠吸附劑的吸附作用來(lái)脫除色度。通常采用的吸附劑包括可再生吸附劑如活性碳 、離子交換纖維等和不可再生吸附劑如各種天然礦物(膨潤(rùn)土、硅藻土)、工業(yè)廢料(煤渣、粉煤灰)及天然廢料(木炭、鋸屑)等。目前用于吸附脫色的吸附劑主要靠物理吸附，但離子交換纖維、改性膨潤(rùn)土等也有化學(xué)吸附作用。

2、絮凝脫色

混凝脫色是利用絮凝劑絮凝廢水中的成色物質(zhì)沉淀而進(jìn)行脫色。

絮凝脫色技術(shù)，投資費(fèi)用低，設(shè)備占地少，處理量大，是一種被普遍采用的脫色技術(shù)。

無(wú)機(jī)混凝劑包括金屬鹽類和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。廣泛使用的金屬鹽類有鋁鹽和鐵鹽;無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)的金屬鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型水處理藥劑，具有適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)毒，并可成倍提高效能而相對(duì)價(jià)廉等優(yōu)勢(shì)，受到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

有機(jī)高分子絮凝劑,聚丙烯酰胺(PAM)的應(yīng)用最多，它有非離子型、陽(yáng)離子型和陰離子型三種。

3、氧化法脫色

包括化學(xué)氧化、光催化氧化和超聲波氧化。雖然具體工藝不同，但脫色機(jī)制卻是相同的。化學(xué)氧化是目前研究較為成熟的方法。氧化劑一般采用Fenton試劑(Fe2+-H2O2)、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等?；瘜W(xué)氧化法脫色是指用氯、ClO2、O3、H2O2、HClO4及次氯酸鹽等的氧化性，在一定條件下使廢水中的發(fā)色基團(tuán)發(fā)生斷裂或改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到廢水脫色的目的。

4、生物法脫色

生物法脫色是利用微生物酶來(lái)氧化或還原有色分子，破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團(tuán)來(lái)達(dá)到脫色目的。

5、電化學(xué)法脫色

電化學(xué)法是通過電極反應(yīng)使廢水得到凈化。根據(jù)電極反應(yīng)方式劃分，電化學(xué)方法可細(xì)分為內(nèi)電解法、電絮凝和電氣浮法、電氧化法。最著名的內(nèi)電解法是鐵屑法。

6、膜分離法脫色

在廢水處理領(lǐng)域中，膜分離法是用人工合成或天然的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)水中污染物進(jìn)行選擇性分離，從而使廢水得到凈化的技術(shù)。