水中化學需氧量(COD)測定實驗方案優化研究

太和縣環境監測站 安徽 阜陽 236600

1 引言

水環境中的化學需氧量檢測(COD檢測)是水環境監測、分析和研究工作中的一個重要指標。它是以水體環境中含有的還原性物質所消耗的氧化物的量來進行判定的，測量單位為mg/L，從一定程度上COD指標可以對所測的水體環境中受到還原性污染程度進行定性和定量的評價[1]。在常見的水環境工作中，COD檢測項目必不可少。如今我國的水資源管理法規日益完善，水污染物排放指標日趨嚴格，對于COD測定實驗也有了更高的要求。為此，本文對這一測定實驗進行了研究，以推動COD測定工作的準確性和可靠性。

2 水中化學需氧量(COD)測定主要方法分析

當前，我國大多數企業和機構對于水環境COD測定采用的主要方法方法還是重鉻酸鉀法[2]。該方法主要參考依據為HJ828—2017版的COD測定法，具有較好的準確性，同時能夠保障結果具有良好的重現性，可以使用與大多數的水環境，在在水環境中COD值為30mg/L～700mg/L范圍內均有較好的應用體現。隨著技術進步，尤其是在當下生態環保可持續發展的理念下，重鉻酸鉀測定法也暴露出其應用的弊端，即在分析測定的過程中需要使用有毒試劑，容易引發水樣品的二次污染，這就與當前我國環保可持續的發展理念相違背。為此，在水樣品COD測定實驗中，往往會避免使用有毒試劑，盡可能采用無毒試劑進行測定，其中最為常見的方法是利用酸性高錳酸鉀來進行水樣COD測定。酸性高錳酸鉀測定法操作簡便，而且不使用有毒試劑，避免了二次污染的問題。但是上述方法的不足之處在于高錳酸鉀的氧化性能稍遜與重鉻酸鉀，因此在COD測定結果上往往會出現精確度降低的現象，這種結果仍舊不能滿足水樣品COD測定工作的實際需求。為了保障測定結果的準確度，較好的方法是采用重鉻酸鉀法，并對其進行方案優化，以減少有毒試劑，避免二次污染。重鉻酸鉀COD測定法參考HJ828—2017版的相關內容，即在強酸性環境下，重鉻酸鉀溶液進行升溫回流，然后以重鉻酸鉀為氧化劑，借助硫酸銀催化劑，使水樣中的還原性物質被充分氧化，之后在指示劑試亞鐵靈的顯色作用下標定待測水樣中多余未反應完全的重鉻酸鉀，通過標定指示反應的重鉻酸鉀濃度來間接得到水樣中含有的還原性物質，計算得到水樣中的COD值。

3 水中化學需氧量(COD)測定實驗方案的優化方法

考慮到水樣COD測定實驗采用的重鉻酸鉀法中會使用到有毒試劑，因此在確保實驗測定結果準確性的基礎上進行實驗優化，提高反應效率，避免二次污染。

一方面，盡可能縮減還原反應的時間。傳統的重鉻酸鉀測定法中，氧化劑需要升溫，通常加熱時間為120分鐘。但是從實際操作情況來看，在確保氧化劑溫度保持的情況下，加熱時間有縮減的余地。因此，將提高加熱頻率，將加熱時間縮短為30分鐘。COD測定結果與傳統方法的測定結果差異不大。為了進一步保障在30分鐘內完成加熱和消解的過程，實驗人員可以引入微波促消解、開管消解等方法。通過上述優化方案，不僅能夠減少測定實驗消耗的電能，同時也減少冷凝水消耗，可大大提高實驗效率。

另一方面，盡可能避免實驗引發的二次污染。傳統測定方法中，為了減少水樣中存在的氯離子對測定結果造成的干擾，采用的方式是加入硫酸銀或硫酸汞，但是考慮到這類試劑有毒，因此給實驗過程和環境引入了很多的不安全性。從環保的思路考慮，盡快少用或不用硫酸銀或硫酸汞。在實驗中加入硫酸，利用濃硫酸來促進水樣中的氯離子先發生氧化反應使其大部分或全部轉變為氯氣，如果水樣中剩余較少的氯離子再利用少量的硫酸銀來進行干擾去除。通過對水樣中含有的氯離子與水樣COD測定值之間的關系對比實驗分析發現：在不同的氯離子濃度條件下，隨著氯離子濃度的增加，水樣中COD測定值也隨之增加，結果與氯離子濃度成正相關關系；而在同樣的氯離子濃度條件下，水樣中COD測定值不會因為是否加入硫酸銀或硫酸汞而發生較大的變化；水樣中的氯離子與COD測定值的當量關系為：1毫克氯離子～0.226mgCOD。這一實驗結果表明，水樣中的氯離子干擾測定可以通過硝酸銀溶液進行滴定或者采用電極法進行測定，可以避免使用硫酸汞，因此可避免COD測定實驗引入二次污染的問題。因此，COD測定實驗具體優化方案如下：向水樣中加入重鉻酸鉀標準溶液，利用沸石或玻璃珠促進反應進程，將待測裝置連接回流冷凝管，然后向冷凝管中加入硫酸溶液，之后持續均勻搖晃反應裝置直到內部溶液沸騰，回流10分鐘后進行裝置冷卻，之后加入硫酸銀加熱反應后回流并用冷凝水對管壁殘存進行沖洗，反應溶液冷卻后進行試亞鐵靈顯色反應，采用硫酸亞鐵進行滴定，直到溶液最終變為紅褐色為止，此時記錄滴定用的硫酸亞鐵溶液的體積。水樣中含有的氯離子干擾測定采用硝酸銀滴定法，將水樣的pH值調節到7，然后利用鉻酸鉀作為指示劑，用事先配好的硝酸銀標準溶液對水樣進行滴定，隨著水樣溶液中產生鉻酸銀沉淀的增多，溶液呈現黃紅色，當紅色沉淀不再消失時停止滴定，并記錄硝酸銀標準溶液消耗的體積。該實驗方案中，操作人員需要注意的幾個關鍵點是：同時設定空白對照；實驗過程中選用的實驗容器不能是聚丙烯塑料材質的；水樣在回流的過程中應做到冷凝充分，減少水樣中待測有機物的揮發；當進行重復實驗時應對重新校正硫酸亞鐵標準溶液，以確保COD測定實驗結果的準確性[3]。

4 結語

對于水環境中化學需氧量的測定，目前的方法仍舊存在一些不足之處。結合工作經驗，本文對重鉻酸鉀測定COD的方法進行了優化，實驗結果具有較高的準確性和可重復性，同時操作簡便，對環境危害小，值得參考和借鑒。