氯離子對COD測定的幹擾及消除方法綜述

來源:http://www.wsgwwz.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2019-10-14

  摘要:在長期的COD監測實踐中發現Cl-很大程度上影響著測定的準確性,如何消除Cl-的幹擾,提高COD測定的重複性和準確度,同時減輕二次汙染,是廣大環境監測者非常關注並且著重研究的問題。本文綜合分析了Cl-對COD測定的影響原因,並介紹了COD測試中多種消除Cl-幹擾的方法原理和應用實例。

  關鍵詞:COD測定 Cl- 幹擾 消除方法

  0 引言

  COD(Chemical oxygen Demand)是水質監測中必不可少的項目,其含義指在一定條件下用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量,以氧的mg/L來表示,化學需氧量反映了水中受還原性物質汙染的程度。在檢測分析過程中,水樣中Cl-極易被氧化劑氧化,大量的Cl-使得測定結果偏高,高氯低COD廢水的測定更是現在麵臨的一個難題。在實際監測中發現,很多種廢水如化工廢水、味精廢水、海產品加工廢水等Cl-含量都很高,其COD測定需要對Cl-進行屏蔽後進行測定。廣大環境監測工作者在Cl-對COD測定幹擾方麵做了大量工作,下麵從Cl-影響方式和現有的Cl-幹擾消除方法兩方麵進行闡述。

  1 Cl-對COD測定的幹擾

  在GB11914-89《水質化學需氧量的測定-重鉻酸鉀法》中,明確指出水樣中Cl-含量過高時需要加入硫酸汞等屏蔽劑加以屏蔽,其影響因素主要表現為兩點:

  1.1 Cl-被氧化劑氧化,因而消耗氧化劑導致測定結果偏高,具體反應方程式為:

  6Cl-+Cr2O72-+14H+→3Cl2+2Cr3-+7H2O

  1.2 反應體係中加銀鹽做催化劑,Cl-與銀反應生成AgCl沉澱使催化劑中毒,影響測定結果。

  2 COD測定中消除Cl-幹擾的方法及應用

  對水樣進行稀釋是簡單有效的方法之一,國標中也提到對Cl-含量超過1000mg/L水樣進行稀釋,但對於高氯低COD的水樣稀釋倍數過高會影響測定精度。目前,消除Cl-的幹擾方法大量湧現,主要有汞鹽法、銀鹽沉澱法、標準曲線校正法、氯氣校正法、密閉消解法、低濃度氧化劑法、KI-KMnO4氧化法、鉍吸收劑除氯法等。

  2.1 汞鹽法

  汞鹽法也叫硫酸汞絡合法,是國標中屏蔽Cl-的方法。即用HgSO4作為Cl-掩蔽劑,HgSO4與Cl-的質量比以10:1為宜。此法對於Cl-質量濃度小於200mg/L時效果很顯著,但當Cl-濃度很高時測定結果還是偏高,並且誤差隨著Cl-濃度增加而增大。由於HgSO4本身有劇毒,並且廢液中的汞鹽很難處理,並且會對環境產生二次汙染,促使廣大學者對無毒無汙染測定方法的研究。

  2.2 銀鹽法

  銀鹽沉澱法即為加入AgNO3生成AgCl沉澱以去除Cl-影響的方法,適用於Cl-質量濃度超過10000mg/L的水樣。該方法通常有兩種形式:一種是在預處理時加入AgNO3,取上清液測定COD值,此法需要AgNO3加入量適當,使Cl-完全沉澱且不能過量。劉玉鳳[1]等人在標準方法的基礎上用硝酸銀中和Cl-,並提高了反應體係的酸度,而且避免了汞鹽的汙染,實驗結果令人滿意。另一種采用AgNO3和KCr(SO4)2作為Cl-的掩蔽劑,KCr(SO4)2的作用是抑製消解過程少量Cl-發生氧化反應。

  銀鹽沉澱法中使用了貴重的銀鹽,使測定成本提高,因此對銀的回收再利用是很有必要性的。其另一個缺點為AgCl沉澱時會通過共沉澱和絮凝作用使水樣中有機物除損失一部分,使測定結果偏低。

  2.3 標準曲線校正法

  標準曲線校正法的步驟:先配製不同Cl-濃度的氯化鈉標準曲線並測定COD值,繪製COD-Cl-標準曲線。然後取兩份相同水樣,一份對Cl-不進行掩蔽測定COD值,記為COD總,另一份測定氯離子含量,在標準曲線上查出對應的COD值,記為CODCl-,則COD總與CODCl-差值為該樣品的真實COD值。

  標準曲線校正法不使用汞鹽和銀鹽,具有環保性和節約性,是實驗室首選的方法。王俊霞[2]等通過實驗證明利用這種完全氧化的方法,與理論Cl-完全被氧化時消耗的氧相當,Cl-氧化率在99%以上,COD的實測值與實際值具有良好的一致性。但由於各實驗室采用的方法、操作條件的不同,使得Cl-的氧化程度不同,因此不同人繪製的標準曲線不盡相同,使實驗顯得很繁瑣。

  2.4 氯氣校正法

  在消解時采用一個回流吸收裝置,將生成的Cl2導出用NaOH溶液吸收,使用Na2S2O3標準溶液滴定,把消耗的Na2S2O3的量換算成消耗氧的量,即為Cl-的校正值。實際廢水COD值為COD表觀值與Cl-的校正值的差值。該方法適用於氯離子含量小於20000mg/L、COD大於30mg/L的高氯廢水的測定。研究結果表明,10個實驗室對COD75.5mg/L~208mg/L,氯離子濃度為3000mg/L~16000mg/的四個統一樣品進行測定,實驗室內相對標準偏差在2.8%~3.6%之間;實驗室間相對標準偏差在3.2%~7.8%之間[3]。但該方法要求實驗時非常仔細,否則會帶來更多誤差。

  2.5 密封消解法

  其基本原理為在密閉的容器中消解測定COD,當水中的Cl-氧化成Cl2並達到氣液平衡時,Cl-便不能再被氧化,使用適當的掩蔽劑,則可以測定樣品的COD值。與標準法比,該方法的結果具有更高的準確度和精密度。王誌強[4]等對混配和實際水樣的測定結果表明,用密封消解法分析高氯廢水的COD準確度較高,COD在100mg/L~1000mg/L,氯離子濃度小於10000mg/L時,該方法相對誤差≤4.2%。密封消解耗時短,但該方法具有一定的危險性,因此一定要確保實驗的安全。

  2.6 KI-KMnO4氧化法

  在堿性條件下,用KMnO4氧化廢水中的物質,剩餘的KMnO4用KI還原,再用Na2S2O3標準溶液滴定,並將Na2S2O3消耗的量換算成消耗氧的量,從而得到一個COD值。但是應用該法與K2Cr2O7氧化法的測定值不同,二者有一個比值K,因此隻需知道這個比值K,即可將用KI-KMnO4氧化法測得的COD值進行換算即可。該方法適用於Cl-含量在幾萬到幾十萬毫克每升的廢水,但是需要測定K值,因此很繁瑣。

  2.7 鉍吸收劑除氯法

  水樣中的Cl-在酸性液體中以HCl氣體的形式釋放出來,用鉍吸收劑吸收除去,然後測定COD值。該方法的準確度和精確度與標準方法相比無顯著差異,但消解方式不同,采用微波消解或烘箱消解。

  3 結論

  綜上可知,消除Cl-對COD影響的方法可以分兩類:藥劑屏蔽及改良法和測定修正法。廣大學者在方法的改進上做了很多工作,都向著無毒無汙染、便捷準確的方向發展,但上述各種方法在實際應用時都有一定的適用範圍和局限性,還有待進一步的改進和完善,加強各種方法之間的交叉滲透對探索新的消除Cl-幹擾的方法具有一定的意義。

  參考文獻:

  [1]劉玉風,曲東芳,王莉.高氯離子廢水CODCr快速測定方法的研究[J].地下水.2008.30(5):129-130.

  [2]王俊霞,王文才,王俊榮.高氯離子低濃度COD水樣的分析技術[J].中國環境監測.2006.22(2):4-6.

  [3]國家環保總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法(第四版增補版)[M].北京:中國環境科學出版社.2006:220-223.

  [4]王誌強,閆毓,桑玉全等.密封消解法測定高氯離子含鹽廢水CODCr的探討[J].油田氣環境保護.2002.12(1):38-40.

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