คลอรีนเป็นหนึ่งในสารฆ่าเชื้อที่สำคัญและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการบำบัดน้ำ ตั้งแต่ระบบน้ำดื่มไปจนถึงสระว่ายน้ำ สปา และการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม คลอรีนมีบทบาทสำคัญในการปกป้องสุขภาพของประชาชนด้วยการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ไวรัส และจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย
อย่างไรก็ตามระดับคลอรีนต้องได้รับการตรวจสอบและควบคุมอย่างระมัดระวัง คลอรีนที่น้อยเกินไปอาจทำให้น้ำไม่ปลอดภัยต่อการใช้งาน ในขณะที่คลอรีนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดรสชาติ กลิ่น และความเสี่ยงต่อสุขภาพ
นั่นคือเหตุผลที่การเรียนรู้วิธีวัดคลอรีนในน้ำเป็นสิ่งสำคัญ ในบทความนี้เราอธิบายความสำคัญของการวัดคลอรีน รูปแบบต่างๆ ของคลอรีน วิธีการทดสอบที่พบบ่อยที่สุด ขั้นตอน และเคล็ดลับเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ
ทำความเข้าใจคลอรีนชนิดต่างๆ ในน้ำ
คลอรีนมีอยู่ในน้ำมากกว่าหนึ่งรูปแบบ และการวัดอย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญต่อการทำความเข้าใจคุณภาพน้ำ
1.คลอรีนอิสระคงเหลือ (Free Residual Chlorine หรือ Free Chlorine): นี่คือคลอรีนรูปแบบที่มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อ แสดงถึงปริมาณคลอรีนที่พร้อมจะฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ยังคงหลงเหลืออยู่ในน้ำในรูปแบบของกรดไฮโปคลอรัส (HOCl) และไอออนไฮโปคลอไรท์ (OCl-) โดยยังคงมีประสิทธิภาพพร้อมที่จะทำลายเชื้อโรคหรือสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ที่อาจลงมาในน้ำได้ในภายหลัง.
2.คลอรีนรวม (Combined Chlorine): เกิดขึ้นเมื่อคลอรีนอิสระทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียหรือสารอินทรีย์ในน้ำ ตัวอย่างเช่นเกิดขึ้นในขณะที่สระว่ายน้ำได้รับการฆ่าเชื้อเรียบร้อยแล้ว
ในระหว่างกระบวนการนี้ คลอรีนจะเกิดการจับกับสารปนเปื้อนอื่นๆ ในน้ำ เช่น แอมโมเนียหรือสารอินทรีย์อื่นๆ เกิดเป็นคลอรีนรวม ในสระว่ายน้ำปริมาณคลอรีนรวมควรน้อยกว่า 0.5 mg/L การพบปริมาณคลอรีนรวมในสระว่ายน้ำ นั่นหมายความว่า คลอรีนอิสระกำลังกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำนั้น สระว่ายน้ำที่สะอาดและผ่านกระบวนการฆ่าเชื้ออย่างสมบูรณ์จะพบปริมาณคลอรีนรวมเป็นศูนย์
3.คลอรีนทั้งหมด (Total Chlorine): ผลรวมของคลอรีนอิสระและคลอรีนรวม เพื่อความปลอดภัยของน้ำ คลอรีนอิสระมักเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด ในขณะที่คลอรีนรวมและคลอรีนทั้งหมดถูกใช้เพื่อประเมินความสมดุลของคุณภาพน้ำ
การวัดค่าคลอรีนทั้งหมดช่วยบ่งชี้ถึงปริมาณคลอรีนทั้งหมดที่มีอยู่ในระบบน้ำ เพื่อประเมินประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรค และช่วยทราบว่ามีสารอินทรีย์หรือแอมโมเนียปนเปื้อนในน้ำมากเกินไปหรือไม่.
วิธีการวัดคลอรีนในน้ำ
มีหลายวิธีที่เชื่อถือได้ในการวัดระดับคลอรีน แต่ละวิธีมีข้อดีของตัวเอง ขึ้นอยู่กับความแม่นยำ ต้นทุน และการใช้งาน
1.วิธีการวัดสีแบบ DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine)
วิธีการวัดค่าสีแบบ DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) เป็นผลมาจากงานวิจัยอย่างกว้างขวางของดร. พาลินในช่วงทศวรรษ 1950 (พ.ศ.2493) แล้ว ดร.พาลินเป็นผู้บุกเบิกงานการคลอรีนแบบ breakpoint สำหรับน้ำ และการคิดค้นวิธีการ DPD สำหรับการวิเคราะห์คลอรีน
วิธีการนี้ได้รับการยอมรับทั่วโลก และปัจจุบัน DPD เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการวิเคราะห์คลอรีน รวมถึงวิธีมาตรฐาน (ตามที่กำหนดโดย AWWA/APHA, วิธี 4500–Cl G) และวิธีการวัดคลอรีนตามมาตรฐาน ISO (อ้างอิง ISO 7393)
หลักการทำงานพื้นฐานของวิธี DPD
- ใช้สารทำปฏิกิริยา DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) ซึ่งทำปฏิกิริยากับคลอรีนและทำให้เกิดสีชมพู/แดง
- ความเข้มของสีสัมพันธ์กับความเข้มข้นของคลอรีน
- สามารถอ่านค่าด้วยสายตาด้วยเครื่องเปรียบเทียบ หรือวัดค่าได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นด้วยเครื่องวัดสีแบบดิจิทัล
- ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานน้ำดื่ม สระว่ายน้ำ และห้องปฏิบัติการ
2. แถบทดสอบคลอรีน
แถบทดสอบคลอรีนสามารถบอกคุณได้อย่างรวดเร็วว่ามีคลอรีนอยู่ในตัวอย่างน้ำเท่าใด แต่บางครั้ง การทำความเข้าใจผลลัพธ์ที่ดูเหมือนง่ายๆ เหล่านี้ก็อาจเป็นเรื่องยุ่งยากได้
แถบทดสอบคลอรีนเหมาะสำหรับการวัดความเข้มข้นของสารฆ่าเชื้อคลอรีนที่มีความเข้มข้นสูงอย่างรวดเร็ว ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร บนแถบทดสอบความเข้มข้นของคลอรีนจะถูกวัดแบบกึ่งปริมาณโดยการเปรียบเทียบพื้นที่ปฏิกิริยาของแถบทดสอบกับขอบเขตของสเกลสี
- วิธีการที่รวดเร็วและราคาไม่แพง
- แถบทดสอบสามารถจุ่มลงในน้ำและเปลี่ยนสีตามความเข้มข้นของคลอรีน
- เหมาะสำหรับการตรวจสอบอย่างรวดเร็วในสระว่ายน้ำ สปา หรืองานภาคสนาม
- อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์มีความแม่นยำน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการทดสอบแบบดิจิทัลหรือในห้องปฏิบัติการ
3.วิธีการไทเทรตแบบ DPD
วิธีการไทเทรตแบบ DPD ใช้หลักการทางเคมีเดียวกันกับวิธีการวัดสีแบบ DPD กล่าวคือ DPD จะถูกออกซิไดซ์เป็นสีแดงโดยคลอรีน (หรือไอโอดีนในกรณีของคลอรามีน) จากนั้นจึงไทเทรตไปยังจุดสิ้นสุดที่ไม่มีสีด้วยสารรีดิวซ์เหล็ก (สารไทเทรตเฟอร์รัส)
การประมาณค่าจุดสิ้นสุดของการไทเทรตด้วยสายตานั้นไม่แม่นยำเมื่อเทียบกับการวัดสีที่ได้จากการใช้เครื่องวัดสีหรือเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
4.วิธีการไทเทรตแบบไอโอไดด์ (Iodide Titration)
โดยทั่วไปเราใช้วิธีการไทเทรตแบบสตาร์ช-ไอโอไดด์สำหรับการทดสอบคลอรีนรวม โดยปกติแล้วการไทเทรตจะทำในช่วง pH 3-4 ของตัวอย่าง และการไทเทรตแบบไอโอโดเมตริกโดยใช้สารบ่งชี้สตาร์ชควรทำที่อุณหภูมิตัวอย่างต่ำกว่า 20°C จุดสิ้นสุดของการไทเทรตคือการหายไปของสารประกอบเชิงซ้อนสตาร์ช-ไอโอไดด์สีน้ำเงิน
ในกระบวนการไทเทรตไอโอไดด์ จะมีการเติมไทโอซัลเฟตในปริมาณที่ทราบแล้วก่อน เพื่อให้ปริมาณมากกว่าปริมาณคลอรีนในตัวอย่าง จากนั้นไทเทรตไทโอซัลเฟตที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยาด้วยสารละลายไอโอดีนมาตรฐาน สุดท้าย คลอรีนทั้งหมดสามารถคำนวณได้จากค่าเทียบเท่าไทโอซัลเฟตในตัวอย่าง
ระดับคลอรีนในน้ำที่แนะนำ
การใช้งานที่แตกต่างกันต้องการความเข้มข้นของคลอรีนที่แตกต่างกัน แนวทางทั่วไปมีดังนี้:
- น้ำดื่ม: 0.2 – 0.5 มก./ลิตร (โดย WHO กำหนดสูงสุดไว้ที่ 5 มก./ลิตร)
- สระว่ายน้ำ: คลอรีนอิสระ 1 – 3 มก./ลิตร
- น้ำอุปโภคทั่วไป: คลอรีนอิสระ 3 – 5 มก./ลิตร
- การรักษาระดับคลอรีนให้อยู่ในช่วงเหล่านี้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยและความสบาย พร้อมทั้งป้องกันการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
ทำไมการวัดระดับคลอรีนในน้ำจึงสำคัญ
การตรวจสอบระดับคลอรีนไม่ใช่แค่ข้อกำหนดทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบโดยตรงต่อสุขภาพและความปลอดภัยของมนุษย์ เหตุผลบางประการที่จำเป็นต้องดำเนินการมีดังนี้:
- น้ำดื่มที่ปลอดภัย: คลอรีนช่วยกำจัดเชื้อโรคที่เป็นอันตราย หากคลอรีนตกค้างต่ำเกินไป แบคทีเรียอาจอยู่รอดได้ หากคลอรีนสูงเกินไป น้ำอาจมีรสชาติและกลิ่นไม่พึงประสงค์
- ความปลอดภัยในสระว่ายน้ำ: ระดับคลอรีนที่เหมาะสมช่วยป้องกันการเจริญเติบโตของสาหร่ายและรักษาน้ำให้ปลอดภัยสำหรับนักว่ายน้ำด้วยการฆ่าเชื้อโรคที่เป็นอันตราย
- การใช้งานในภาคอุตสาหกรรม: อุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น อาหารและเครื่องดื่ม ยา และหอหล่อเย็น ต่างพึ่งพาระดับคลอรีนที่ควบคุมเพื่อความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์และการปกป้องระบบ
- การปฏิบัติตามกฎระเบียบ: องค์กรต่างๆ เช่น องค์การอนามัยโลก (WHO) สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) และหน่วยงานท้องถิ่น ได้กำหนดขีดจำกัดปริมาณคลอรีนในน้ำไว้อย่างชัดเจน การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอช่วยให้มั่นใจได้ว่าเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้
