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废水中化学需氧量测定方法的改进王霞

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：王霞

[导读] 摘要：化学需氧量（COD）测定方法无论是回流容量法、快速法还是光度法，都是以重铬酸钾为氧化剂，硫酸银为催化剂，在硫酸酸性条件测定COD消解体系为基础的测定方法。

        山东省滕州曹庄煤炭有限责任公司山东滕州 277519
        摘要：化学需氧量（COD）测定方法无论是回流容量法、快速法还是光度法，都是以重铬酸钾为氧化剂，硫酸银为催化剂，在硫酸酸性条件测定COD消解体系为基础的测定方法。而快速消解分光光度法是一种综合了上述各种方法的优点的一种分析方法。占用空间小，能耗小，试剂用量小，废液减到最小程度，能耗小，操作简便，安全稳定，准确可靠，适宜大批量测定等特点。本方法是一种水质化学需氧量快速消解分光光度测定方法。适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水的COD测定。本文对废水中化学需氧量测定方法的改进进行探讨。
        关键词：化工废水；化学需氧量；测定
        1 实验用水
        于实验室条件下进行COD标准溶液的配置，从方便对比分析的角度，配置三种不同质量浓度的COD标准溶液，一是50mg/L，可以将250mg/L的COD标准溶液进行5倍稀释后得到；二是125mg/L，可以将250mg/L的COD标准溶液进行1倍稀释后得到；三是250mg/L，将邻苯二甲酸氢钾放置在105-110℃的环境下，连续烘干2h，然后准确称取0.2126g，加水定容到1000mL。
        2 实验方法
        在COD测定分析中，采用两种不同的方法进行测定：
        2.1 重铬酸钾法
        2.1.1 仪器试剂
        重铬酸钾法中使用的仪器包括了加热装置、化学耗氧量测定仪（HH-Ⅲ型）、消解杯、全玻璃回流装置，使用的试剂包括硫酸-硫酸银溶液（将10g硫酸银添加到1L硫酸中配置而成）、20%硫酸汞、试亚铁灵指示剂（于水中加入1.485g邻菲罗啉以及0.695g硫酸亚铁，充分溶解后，加水定容至1000mL）、重铬酸钾溶液（0.05mol/L）以硫酸铁溶液（0.5mol/L，在1L蒸馏水中加入200g硫酸铁，充分溶解后获得）。
        2.1.2 测定方法
        利用重铬酸钾法对废水样品中的COD进行测定，基本流程为：准确量取10mL废水样品，加入到消解杯内，利用滴定管加入1-2滴硫酸汞溶液，然后依次加入0.05mol/L的重铬酸钾溶液3mL以及硫酸-硫酸银溶液17mL，混合均匀后进行加热回流。回流15min后，停止加热等待溶液适当冷却，在加热装置的冷凝管上端，加入蒸馏水33mL，之后将消解杯取下，加入0.5mol/L的硫酸铁溶液7mL，冷却至室温，然后摇晃均匀。将搅拌子放入消解杯内，插入电极进行搅拌，然后按下化学耗氧量测定仪的测定开关，开展库伦滴定，仪器会自动对终端进行控制，同时将重铬酸钾对应的COD测定结果显示出来。
        2.2 高锰酸钾法
        2.2.1 仪器试剂
        高锰酸钾法中使用的仪器包括250mL锥形瓶、滴定管、移液管，电炉（1000W）等，试剂包括硫酸银饱和溶液、10%氢氧化钠溶液、高锰酸钾溶液（0.1mol/L），高锰酸钾标准滴定溶液（0.01mol/L）以及草酸钾标准滴定溶液（0.01mol/L）。
        2.2.2 测定方法
        利用高锰酸钾法对化工废水中的COD进行测定，需要从两个方面着眼：一是酸性溶液环境。高锰酸钾KMnO4属于一种氧化剂，其本身的氧化能力与所处溶液的酸碱度密切相关，当处于酸性溶液环境中时，KMnO4的氧化电位较高，能够对水中存在的还原性物质进行氧化。实际测定流程为：结合实验要求，量取适量废水样本，放入到250mL锥形瓶中，加入1：3的硫酸溶液10mL并摇晃均匀。借助滴定管，向锥形瓶中就加入0.01mol/L的高锰酸钾标准滴定溶液10mL，进行加热直至溶液沸腾，然后快速加入0.01mol/L的草酸钾标准滴定溶液，添加量同样为10mL，对没有参与反应的KMnO4进行还原，溶液变回原本的无色状态。利用0.01mol/L的高锰酸钾标准滴定溶液对过量的草酸钾进行回滴，直到溶液呈现为微红色，对0.01mol/L的高锰酸钾标准滴定溶液的消耗量V进行记录，然后进行相应的结果计算。二是碱性溶液环境。当处于碱性环境时，KMnO4的氧化能力较弱，不过相比较酸性溶液环境，氧化有机物的反应速度更加快捷。实际测定中，需要量取适量废水样本，放入到250mL锥形瓶中，添加10%氢氧化钠溶液2mL，摇晃均匀，之后的测定步骤与酸性溶液环境下的步骤一致。
        3 结果与讨论
        3.1 精密度与准确度
        必须明确，上文提到的COD测定方法是实验方法而非分析方法，因此在测定完成后，还需要严格依照相关规范开展分析研究。分别利用重铬酸钾法和高锰酸钾法针对三种不同质量浓度的COD标准溶液进行测定，结果如表1所示。一是精密度。结合表1分析，当COD标准溶液的质量浓度为50mol/L时，高锰酸钾法在碱性条件下测定结果的相对标准偏差最高，为2.56%；当COD标准溶液的质量浓度为250mol/L时，重铬酸钾法测定结果的相对标准偏差最低，为0.54%。两者都具备较高的精密度，能够被应用到实践中；二是准确度。当COD标准溶液的质量浓度为50mol/L时，重铬酸钾法测定结果的准确度较高锰酸钾法要低，不过差距不大；当COD标准溶液的质量浓度为125mol/L时，重铬酸钾法测定结果的准确度提高，高锰酸钾测定结果的准确度有所下降，尤其是酸性条件下更是下降明显，呈现出了较为显著的差异性。换言之，在实践中，如果标准溶液的COD浓度较低，可以选择高锰酸钾法进行测定，这一点与《GB/T15456-59工业循环冷却水中COD测定——高锰酸钾法》的相关要求一致；如果标准溶液中的COD浓度较高，从保证测定结果准确性的角度，应该选择重铬酸钾法。当然，即便是对于COD浓度较低的标准溶液，重铬酸钾法一样可以得到较高的准确度。
        3.2 案例分析
        选择某化肥厂排放的废水进行分析。从总出水口和生化处理单元分别采集样本，编号为1和2，分别利用高锰酸钾法和重铬酸钾法进行测定，结果如表2所示。可以看出，1号水样中的COD值相对较低，表明在经过处理后，废水中的COD含量有了明显下降，水质更加清洁。对比两种方法，高锰酸钾法对于1号水样中COD的测定结果远低于重铬酸钾法，2号水样测定结果同样如此，这也表明两种方法测定的COD值存在一定差别，尤其是对于2号水样，测定结果的差异极其巨大。
        表1 三种不同浓度COD标准溶液测定结果

        对比两种方法，酸性条件下，高锰酸钾法的电极电位大于重铬酸钾法的电极电位，碱性条件下则刚好相反。在实际应用中，重铬酸钾法的氧化率高，稳定性好，适用于生活污水或者有机物含量较高的工业废水COD测定，也可以对水样中有机物的总量进行测定，高锰酸钾法氧化率低，不过操作简单，能够对水体中有机物含量的相对比较值进行测定。
        结束语
        结合上文分析，废水中COD值较低时，重铬酸钾法测定的准确性更好；当废水中COD值较高时，高锰酸钾法测定的准确性更好，而在精密度方面，两种方法在面对任意浓度COD标准溶液时，都有着良好的精密度，能够满足生产要求，可以在实践中进行推广使用。
        参考文献：
        [1]陈万明.精细化工废水的污染特征及其控制对策分析[J].科技资讯，2018，16（7）：118-119.
        [2]安迪.聚合物驱采油废水化学需氧量的分析[J].黑龙江环境通报，2017，41（1）：39-41.