重鉻酸鉀―快速烘箱法測定COD與傳統回流法的比較優勢

來源:http://www.wsgwwz.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2019-08-14

  摘要:指出了通過2種實驗結果對比證明,快速烘箱法測定COD比回流法測定COD試驗時間少,精密度更好,節省試驗空間,大量節省試劑使用量,節省大量電能,是一種較好的替代回流法的方法。

  關鍵詞:化學需氧量;回流法;快速烘箱法

  化學需氧量(COD)是指在強酸並加熱的條件下,用重鉻酸鉀作為氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量,以氧的mg/L來表示[1,2],化學需氧量在一定程度上表征水體受還原性汙染狀況,是水質監測的一個重要參數,一般采用傳統的回流法。但傳統的回流法測定COD存在測定耗時長、占實驗麵積廣、耗費試劑多、消耗電能多等缺點[3,4],所以人們推出了重鉻酸鉀-快速烘箱法作為一種測定COD替代方法[5]。

  2實驗試劑

  2.1經典回流法試劑

  (1)硫酸銀硫酸溶液:向1L 硫酸中加入10 g 硫酸銀放置1到2 天使之溶解並混勻,使用前小心搖動

  (2)濃度為c(1/6 K2Cr2O7)=0.250 mol/L的重鉻酸鉀標準溶液:將12.258 g 在105 ℃幹燥2h後的重鉻酸鉀溶於水中稀釋至1000 mL

  (3)硫酸亞鐵銨標準滴定溶液:濃度為c[(NH4)2Fe(SO4)2・6H2O] 0.10 mol/L 的硫酸亞鐵銨標準滴定溶液溶解40g硫酸亞鐵銨[(c[(NH4)2Fe(SO4)2・6H2O]於水中加入20 mL 硫酸待其溶液冷卻後稀釋至1000 mL。每日臨用前必須用重鉻酸鉀標準溶液準確標定此溶液的濃度。

  (4)試亞鐵靈指示劑:把1.485 g試亞鐵靈溶於少許蒸餾水中加入695 mg FeSO4・7H2O稀釋至100 mL,盛至棕色瓶中。

  2.2 快速烘箱法試劑

  (1)C(1/6K2CrO7)=0.1000 mg/L標準溶液:稱取在105 ℃幹燥2 h的優 級純重鉻酸鉀4.9032 g溶於水中,稀釋到1000 mL。

  (2)0.1 mol/LK2CrO7-2%Ag2SO4-30MH2SO4氧化液:稱取在105 ℃幹燥2 h的優質純K2CrO74.9 g,Ag2SO420 g溶於166 mL蒸餾水中,加入834 mL濃硫酸,冷卻後,用濃硫酸稀釋至1000 mL。

  (3)試亞鐵靈指示劑:把1.485 g試亞鐵靈溶於少許蒸餾水中加入695 mg FeSO4・7H2O稀釋至100 mL,盛至棕色瓶中。

  (4) 0.1 mol/L硫酸亞鐵銨溶液:稱取40.00 g Fe(NH4)2(SO4)2・6H2O(硫酸亞鐵銨)置於1000 mL試劑瓶中,加入含20 mL濃硫酸的蒸餾水1000 mL,用時標定。

  3分析步驟

  3.1回流法分析步驟

  (1)準確移取20.00 mL水樣和10.00 mL重鉻酸鉀標準溶液於250 mL磨口錐形瓶中,加入數粒洗淨的玻璃珠,連接冷凝管,並從冷凝管上口加入30 mL硫酸-硫酸銀溶液,混勻,加熱回流2 h(自沸騰時開始計時)。

  (2)待樣品冷卻後,用90 mL水從上口慢慢衝洗冷凝管壁,再次等待樣品冷卻。

  (3)取下樣品,在樣品中滴加3滴試亞鐵靈指示劑溶液,用硫酸亞鐵銨標準滴定溶液滴定至終點,記下硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的消耗毫升數v2。

  (4)空白按照上述方法試驗,記下相應的毫升數v1。

  (5)所得樣品COD(mg/L)=C(V1-V2)×8000/V0

  式中:C為硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的濃度,mol/L

  V1為空白試驗時硫酸亞鐵銨的用量,mL

  V2為水樣測定時硫酸亞鐵銨的用量,mL

  V0為水樣的體積,mL

  8000為O2的摩爾質量換算值。

  3.2快速烘箱法分析步驟

  (1)移取水樣5.00 mL於錐形瓶中,用移液管準確移取10.00 mL氧化液於上述錐形瓶中上蓋以小燒杯,放入已升溫至160 ℃的烘箱,記時30 min(自160 ℃開始計時)。

  (2)取出樣品冷卻,向瓶內加入30 mL蒸餾水,繼續等待樣品冷卻。

  (3)在樣品中滴加3滴試亞鐵靈指示劑溶液,用硫酸亞鐵銨標準滴定溶液滴定至終點,記下硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的消耗毫升數V2。

  (4)空白按照上述方法試驗,記下相應的毫升數v1。

  (5)所得樣品COD(mg/L)=C(V1-V2)×8000/V0

  式中:C為硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的濃度,mol/L

  V1為空白試驗時硫酸亞鐵銨的用量,mL

  V2為水樣測定時硫酸亞鐵銨的用量,mL

  V0為水樣的體積,mL

  8000為O2的摩爾質量換算值。

  4結果與討論

  4.1快速烘箱法測定COD替代性好

  傳統回流法和快速烘箱法測定COD標樣濃度50.0 mg/L、100 mg/L、500 mg/L,太湖水樣沙渚南,汙染源水樣蘆村水廠進水口等樣品COD,所得結果如表1所示:

  從表1中可知,快速烘箱法測定COD與經典回流法測定COD五組樣品所測得樣品結果,相對偏差均小於10%,符合實驗室方法比對的要求,故快速烘箱法能夠成為經典回流法測定COD的替代方法。但傳統回流法做樣品時加熱回流時間為2 h,而快速烘箱法加熱時間隻需0.5h,大大減少實驗時間,有利於提高實驗效率。

  4.2快速烘箱法精密度更好

  六台五管COD消解器不同位置和恒溫鼓風幹燥箱中不同位置測定COD標樣濃度50 mg/L、100 mg/L、500 mg/L,太湖水樣沙渚南,汙染源水樣蘆村水廠進水口等樣品COD,所得樣品COD濃度的標準偏差和變異係數結果如表2、表3所示。   由表2、表3可知傳統回流法測定COD樣品數據的標準偏差和變異係數普遍比快速烘箱法測定COD樣品所得數據高。這是由於傳統回流法加熱樣品時錐形瓶暴露在空氣中,呈開放式結構,外部環境可能稍有不同,同時不同COD消解器之間加熱效果也有些許的不同,導致樣品的檢測結果變異係數較大。快速烘箱法測定COD加熱樣品時,錐形瓶存放在恒溫鼓風幹燥箱密閉空間中,加熱條件更接近,樣品的檢測結果變異係數更小,精密度比傳統回流法更好。

  4.3快速烘箱法大量節省試劑的使用量

  測定COD實驗過程中,主要用到硫酸銀、硫酸、重鉻酸鉀和硫酸汞等四種試劑。以1000個樣品為例,傳統回流法和快速烘箱法測定COD所用的主要試劑使用量以及產生的廢液,如表4所示。

  從表4中可以看出,快速烘箱法測定COD樣品比傳統回流法測定COD樣品大大節省了各種試劑的使用量。快速烘箱法使用的硫酸銀、硫酸、重鉻酸鉀、硫酸汞比回流法使用量分別減少了33.3%、72.2%、60%、50%,大大節省試劑的成本。同時快速烘箱法比經典回流法少產生70%的廢液,且廢液中的各項成分的含量也大大減少,處理廢液的費用更便宜,減少對環境的汙染。

  4.4快速烘箱法大量減少實驗空間

  回流法測定COD與快速烘箱法測定COD所使用的儀器實驗室占地麵積如表5所示。

  從表5中可知,使用10台COD五管消解器測定COD,需要至少4.92 m2實驗室操作空間,空間使用效率比較低。如使用快速烘箱法加熱,做同樣數量的樣品,隻需要安裝一台恒溫鼓風幹燥箱,所使用的空間隻需要0.84 m2,是回流法的占地麵積的17%,大大節省了實驗室操作的空間。

  4.5快速烘箱法節省大量的電能

  回流法和快速烘箱法測定50個COD樣品,所需的電能如表6所示。

  從表6中可以看出,同樣做50個樣品,經典回流法所需電能達到37.5 kW・h,而使用快速烘箱法所需電能隻需要2.2 kW・h。快速烘箱法所需要的電能為傳統回流法所需電能的5.87%,大大節省了能源的消耗。同時,如果10台五管COD消解器全開,所產生的總功率達到12 kW,實驗室電線負荷較大。

  2016年7月綠色科技第14期

  5結論

  (1)通過實驗可知,快速烘箱法測定COD與傳統烘箱法測定結果相近,但更節省時間,精密度更好,是一種良好的替代傳統烘箱法的方法。

  (2)通過比較,快速烘箱法測定COD比傳統回流法更節省實驗室空間、實驗試劑和電能,具有無比的優越性。

  參考文獻:

  [1]

  GB11914-89 水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鉀法[S].

  [2]國家環保局水和廢水監測分析方法編委會。水和廢水監測方法[M].4版.北京:中國環境科學出版社,2007:210~213.

  [3]魏複盛.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京:中國環境科學出版社,2002:211~213.

  [4]王新,張裕卿.COD測定方法的研究動態[J].河北化工,2007,30(1):50~51.

  [5]宋襄翎, 張欣, 李紅.化學需氧量半微量烘箱測定方法的研究[J].環境科學與技術,2006,5(29):34~35.

  Abstract:

  The experimental results showed that:compared with the traditional reflux quick oven method, determining COD by quick drying oven method took less test time and needed less experimental space, less reagent dosage and less electric energy but led to better precision.Therefore quick drying oven method was a better alternative than the traditional reflux quick oven method.

  Key words: chemical oxygen demand;reflux method;quick drying oven method

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