快速密閉催化消解法測定地表水和廢水中的化學需氧量

瑪依努爾·卡德爾

（新疆伊犁師范學院 化學與生物科學學院，新疆 伊寧 835000）

快速密閉催化消解法測定地表水和廢水中的化學需氧量

瑪依努爾·卡德爾

（新疆伊犁師范學院 化學與生物科學學院，新疆 伊寧 835000）

化學需氧量是水體中有機物含量的重要指標.本文利用快速密閉催化消解法測定地表水和廢水中的化學需氧量，測定加標平均回收率為96.2%、相對標準偏差小于5%、還有準、快、省、簡便等優點，此方法能夠用于廢水及地表水中化學需氧量的測定.

地表水；化學需氧量；廢水；快速密閉催化消解法

1 引言

水是人類重要資源及一切生物生存的基本物質之一，水體污染是環境污染中最主要的方面之一[1].隨著社會經濟的迅速發展,人口急劇膨脹和人們生活水平的提高，人們對自然水體的污染日趨嚴重,威脅著人類的生存和發展[2].

化學需氧量（COD），是指在強酸并加熱條件下，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[3].化學需氧量(COD)反應了水中受還原性物質污染的程度，水中還原性物質包括有機物，亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等.水被有機物污染是普遍的，因此化學需氧量也作為有機物相對含量的指標之一，但只能反映可以被氧化的有機物污染，不能反映多環芳烴，二噁英類等的污染狀況.

化學需氧量（COD）是一個條件指標，地表水和廢水中COD的監測常采用經典的重鉻酸鉀法，該方法存在試劑費用高、二次污染重、占空間大、耗時長、消耗大量電能和冷卻水、操作危險.所以，目前此方法已不能適應日益繁重的水污染監測需要.采用快速密閉催化消解法測定地表水和廢水中的COD[4]，相對標準偏差小于5%、還有準、快、省、簡便等優點.

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

試劑：鄰苯二甲酸氫鉀、濃硫酸、硫酸汞為（分析純）；專用氧化劑、專用催化劑（儀器廠家提供）

儀器：化學耗氧量測定儀（HH-6型）；電子天平（FA2104）；反應管

2.2 實驗方法

2.2.1 測定原理

在強酸性溶液中,加入一定量重鉻酸鉀做氧化劑,在復合專用催化劑存在下，于165℃加熱消解水樣10min，重鉻酸鉀被水中有機物還原為三價鉻，在波長610nm處測定三價鉻離子含量，再根據三價鉻離子的含量換算出消耗氧的質量濃度.

2.2.2 溶液的制備

2.2.2.1 鄰苯二鉀酸氫鉀標液

準確稱取在105～110℃烘干二小時的鄰苯二甲酸氫鉀(優級純)0.0425g，置于500mL容量瓶中，以蒸餾水定容至標線，搖勻備用，該標液的COD理論值為100mg/L.

2.2.2.2 專用催化劑

取整瓶固體試劑，溶于500mL濃硫酸中，搖勻放置2～3天，使催化劑充分溶解.取上述溶液100mL，再加入400mL濃硫酸，搖勻備用.

2.2.2.3 專用氧化劑

5～100 mg/L：取整瓶固體試劑，先加入200mL純水，再加入100mL濃硫酸（分析純），冷卻后置于500mL容量瓶中，以純水定容至標線，搖勻備用.

2.2.2.4 掩蔽劑：硫酸汞（分析純）

準確稱取硫酸汞20g于100mL容量瓶中，加入約80mL蒸餾水、再加入10mL濃硫酸使其溶解，用蒸餾水定容至標線，搖勻備用.

2.2.3 標注曲線的繪制

（1）取反應管4只作好標記，清洗干凈（用洗滌液清洗后，用自來水沖凈，用3moL/L硫酸浸泡5～12小時取出后用蒸餾水清清洗，烘干）.分別加入100mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標液0mL、0.6mL、1.5mL、3.0mL.理論化學需氧（COD）值分別為0mg/L、20mg/L、50mg/L、100mg/L.

（2）用蒸餾水將各反應管依次補足至3mL.

（3）每支試管內加入專用氧化劑1mL.

（4）每支試管內加入專用催化劑5mL.

（5）將反應管依次插入爐孔內，待溫度降至低于165℃后按[消解]，儀器自動消解10min，消解完畢蜂嗚報警.

（6）取出反應管至試管架，自然冷卻2分鐘，再水冷至室溫.

（7）按[功能][1]操作方法，用所配標樣以最小二乘法標定曲線并存儲.

2.2.4 實際水樣中COD的測定

2.2.4.1 無氯水樣的測定

(1)分別吸取3mL蒸餾水（做空白）或混合均勻的水樣置于已清洗干凈的反應管中.

(2)每支試管內加入專用氧化劑1mL.

(3)每支反應管內加入專用催化劑5mL.

(4)將反應管依次插入爐孔內，待溫度降至低于165℃后按[消解]，儀器自動消解10min，消解完畢蜂嗚報警.

(5)取出反應管至試管架，自然冷卻2分鐘，待水冷至室溫.

(6)按[功能][2]操作方法直接測定出實際水樣的吸光度和COD值.

2.2.4.2 含氯水樣的測定

(1)分別吸取3mL蒸餾水（做空白）或混合均勻的水樣置于已清洗干凈的反應管中.

(2)每支反應管內加入掩蔽劑1mL.其它步驟與上面相同

2.2.5 加標回收率的測定

(1)取隨機附件反應管4只作好標記，分別加入0mL、2.4mL、2.4mL、2.4mL伊犁河伊犁大橋段實際水樣.

(2)每支反應管內分別加入0mL、0.6mL、0.6mL、0.6mL化學需氧量值20mg/L、濃度100mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標液.其他步驟與上面相同.

3 實驗結果與討論

3.1 標準曲線的測定結果

鑒于水體樣品選擇地表水和污水處理廠出水，定量標準曲線選取了0-100mg/L之間，標準曲線結果見表1，相關系數為0.9972

表1 標準曲線各叁數值

3.2 實際水樣的測定

3.2.1 水樣的采集

采樣地點見表2.采樣方法遵照國家環境監測技術規范執行

表2 斷面位置和采樣時間

3.2.2 水樣保存

用6moL/L硫酸作固定劑，酸化至pH≤2，48h內在4℃保存.

3.2.3 實際水樣的測定結果

伊犁河各采樣斷面水和污水處理廠出水口水中化學需氧量的測定結果見表3.

從監測結果看（見圖1），阿熱吾斯塘鄉采樣點的化學需氧量值為11.9mg/L、伊犁河大橋采樣點的化學需氧量值為18.2mg/L、阿拉木圖度假村采樣點的化學需氧量值為32.7mg/L、東區污水處理廠出口的化學需氧量值為46.7mg/L.

根據GB3838-2002地表水中化學需氧量(COD)的標準限制可以知道阿熱吾斯塘鄉采樣點的水質為Ⅰ，Ⅱ類，伊犁河大橋采樣點的水質為Ⅲ類，阿拉木圖度假村采樣點的水質為Ⅴ類，污水處理廠出口水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級標準的A標準.

表3 水樣中化學需氧量(COD)的濃度（單位：mg/L）

圖1 各監測斷面的COD測定結果柱狀圖

3.2.4 加標回收率的測定結果

加標回收率測定結果見表4

表4 水樣的加標回收率測定值

4 結論

(1)本試驗的精密度好、相對標準偏差<5%、準確度高.

(2)節約試劑和成本、減少浪費.具有很好的經濟效益與環境效益.

(3)操作程序簡化效率提高.該儀器可自動生成標準曲線、顯示各參數值、提高了測定速率.

(4)操作簡單、回收率高，與滴定法相比省時、易進行連續自動測定.

〔1〕奚旦立，孫生.環境監測）[M].（第四版）.北京：北京高等教育出版社，2010.

〔2〕陳麗瓊，胡勇.化學需氧量測定方法的現狀及研究動態[J].環境科學導刊,2009，28（增刊）：114-118.

〔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[M].第四版.北京：中國環境科學出版社，2002.

〔4〕馬紅，張曉紅.快速測定法和重鉻酸鉀法測定水中化學需氧量之比較[J].環境科學導刊，2008,27(2):92-93.

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A

1673-260X（2014）02-0032-02