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浅析不同消解方法对COD测量准确度影响

导读:通过昕瑞消解器DR200-9实验,对比了国标法、微波消解法、密封消解法对实验结果的影响。实验结果表明: 在 COD 含量较低的情况下,国标法和微波消解法测定的结果具有较高的可信度; 而


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-08-29 15:28【
当前,全球环境污染日益严重,尤其是大面积的水资源的污染和浪费,直接威胁到人类的生存,因此对水质的监测和分析极为重要。COD 反映水体受还原性物质污染的程度,是有机物相对含量的综合指标之一。在炼油、化工、制药、皮革、印染等行业中,COD 都是水质污染状况的主要监测指标。昕瑞消解器DR200-9测COD 一般得将废水中的有机物消解掉,再根据消耗消解药剂的量,算出 COD 值。

消解的定义

消解 ( digestion) ,又叫湿法消化,指用酸液或碱液并在加热条件下,破坏样品中的有机物或还原性物质的方法。主要使用设备昕瑞消解器DR200-9等(产地上海)。

传统化学需氧量测定时所用消解方法

2. 1 重铬酸钾密封回流法

化学需氧量是在一定条件下,用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,以氧的 mg /L来表示。还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等。重铬酸钾法测定 CODCr工作原理: 在强酸性溶液中,定量的重铬酸钾氧化水样中还原物质,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作为指示剂,用硫酸亚铁铵溶液回滴,根据用量求出还原性物质消耗氧的量。重铬酸钾法具有以下优点:
①重铬酸钾化学性质稳定,易配制成标准溶液;
②对大多数有机物氧化率较高,对于一般水样的氧化率可高达 90% ;
③方 法 的 重 现 性 好,可 靠 性 高;
④ 适 用 范 围 广( 适于各种类型的水样,如地面水、工业废水和生活污水等) 。


消解机理: 有机物中含羟基的化合物首先被氧化成羧酸,羧酸与硫酸银作用生成银盐。银原子作用使羟基断裂,变成二氧化碳和水,并生成新的一个碳原子的脂肪酸银,逐步使有机物氧化为二氧化碳和水。

2. 2 高锰酸钾法

高锰酸钾法根据测定溶液的酸度分酸性法和碱性法。当 Cl-含量高于 300mg /L 时,应采用碱性高锰酸钾法。对于较清洁的地面水和被污染的水体中氯化物含量不高的水样,通常采用酸性高锰酸钾法。该法具有以下优点: ①成本低,操作方便,原料易得; ②不会对环境产生汞污染。其缺点也相当明显: ①它对水样的氧化率较低,一般仅为 50% ; ②高锰酸钾容易分解,不太易得到标准溶液。高锰酸钾法,得到的 COD 常以 CODMn来表示。我国一般用该法来测定地面水、饮用水和生活污水 COD。消解机理: 在酸性条件下,用高锰酸钾将水样中有些有机物质及还原性物质氧化,反应剩余的高锰酸钾,用过量的草酸钠还原。再以高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠。通过计算求出水样中所含有机物及还原性物质所消耗的高锰酸钾的量。

新的消解方法

密封消解法密封消解法是在经典的重铬酸钾 - 硫酸消解体系中加入助催化剂硫酸铝钾和钼酸铵。同时密封法消解过程是在加压条件下进行的,因此大大缩短了消解时间。消解后测定化学需氧量的方法,既可以采用滴定法,也可以采用比色法。

库仑法采用重铬酸钾为氧化剂,在 10. 2M 硫酸介质中回流 15min 消化水解后,剩余的重铬酸钾用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂,进行库仑滴定。

微波消解法可以说是测量废水 CODCr的后起之秀,它有多方面的优越性。但同国标法相比,它的优越性体现在哪,而且优越性有多大,国内很少有在这方面进行过仔细比较的报道。
密封消解法是一种中间方法,一般在测量高氯含盐废水如采油污水、作业污水、印染废水时应用比较广泛,并且在同国标法相比时,误差比较小。王志强等报道过用 XJ - I 型 CODCr消解装置测量胜利油田污水的 CODCr。结果显示,此法相对国标法而言更为准确。李广科等人也报道过用 XJ - I 型COD 消解装置测定印染废水 CODCr,结果显示此法具有较高的准确度和精密度,且测定结果与重铬酸钾回流法所得结果相吻合。

实验装置

( 1) 3 套回流加热系统: 电炉 3 台,蛇形冷凝管 3 根,500mL 锥形瓶 3 个,橡皮管 6 根。
( 2) 微波炉 1 台,带消解罐 12 个。
( 4) 滴定管 2 根,锥 形 瓶、烧 杯、容 量 瓶、移液管若干。玻璃棒 2 根,洗耳球 2 个,铁架台 5个,250mL 量筒 1 个。
( 5) 药剂: 重铬酸钾,硫酸亚铁铵,硫酸银,浓硫酸,硫酸汞; 钼酸铵,硫酸铝钾,硫酸亚铁,邻菲罗啉,氯化钠等。

实验过程

( 1) 配制洗液,将要用的各类容器都用洗液清洗一遍,再用去离子水冲洗干净。环境科学导刊 http: / / hjkxdk. yies. org. cn 第 34 卷 第 3 期 2015 年 6 月
( 2) 将邻苯二甲酸氢钾烘干,配制好 CODCr为50、500、1500mg /L 的标准溶液,置于 1000mL 的容量瓶。
( 3) 分别用国标法、微波消解法、密封消解法测量 COD 为 50、500、1500mg /L 的标准溶液,并将数据记录下来。
( 4) 分别用国标法、微波消解法、密封消解法测量 出 以 上 各 种 不 同 CODCr 理论值的废水的CODCr,并将数据记录下来。
( 5) 算出各组数据的平均值、精度、回收率、相对误差等。
( 6) 整理仪器,离开实验室。

结论

( 1) 在测 COD 浓度较低的废水时,微波消解法最为准确,国标法次之,密封消解法最后,但基本都能满足要求 ( 废水 COD 浓度不能低于 50mg /L) 。
( 2) 相对误差随着 COD 的增大而减小。
( 3) 在测量废水 COD 的成本方面,微波消解法和密封消解法的成本大大低于国标法,可节省大量的水、电等资源以及大量的试剂。

建议

针对中国国内城市污水处理技术落后、而资金又极度缺乏的情况,开展水质监测,减轻污水处理厂处理负担是非常有必要的。国家环保局曾针对中国 2020 年环境保护战略对策研究,提出力争从 20世纪末到 21 世纪头 20 年削减 COD 负荷总量的54. 6% ,这对工业废水污染防治提出了新的要求。为了这一需要,必要时多开展 COD 微波消解法、在线自动监测研究,对于及时掌握和控制 COD 状况有着重要意义。