快速檢測水質中化學需氧量的方法研究

姜雪蓮 李茜 丁琳 邸衛利（大連博融新材料有限公司，遼寧 大連116450）

近年來，隨著國家對環境、生態的重視，對水質中化學需氧量排放要求也越來越嚴格。個別企業需要將污水送至有資質的污水處理廠進行處理方可排放。污水中化學需氧量越高，支付的處理費用越昂貴。為了控制污水中化學需氧量的指標，需要在產生污水時進行實時監控，重鉻酸鉀氧化法[1]實驗過程中使用硫酸汞以及大量濃硫酸，存在安全隱患，而且實驗單耗較高，檢測時間長達3-4 小時，而越來越受追捧的在線自動檢測儀因其價格等原因不適用于個別企業，比如階段性產生污水，檢測量不大等。通過對各種關于化學需氧量檢測方法的對比和研究，參考《水質高錳酸鹽指數的測定》[2]，優化實驗條件，開發一種操作簡單，成本低，并且檢測范圍較寬的檢測方法。

1 實驗部分

1.1 原理

水樣在酸性溶液中加入已知過量的高錳酸鉀，通過高錳酸鉀將水樣中的某些有機物及無機還原性物質氧化，再用硫酸亞鐵銨標準滴定溶液滴定剩余的高錳酸鉀，進而得出水質中化學需氧量的結果。

1.2 儀器設備及試劑

（1）加熱板；電位滴定儀（可以沒有）。

（2）硫酸1+1溶液：

在不斷攪拌下，將500ml濃硫酸慢慢加入到500ml水中，趁熱加入數滴高錳酸鉀溶液（2.2.3），直至溶液出現粉紅色。

（3）高錳酸鉀溶液：25g/L。

（4）高錳酸鉀標準滴定溶液，0.03mol/L：

稱取13.0 g高錳酸鉀于5L燒杯中，加水至3L，加熱至沸騰，并保持微沸1h，冷卻到室溫，補水至3L。于暗處放置兩周后，用3#砂芯漏斗(在此高錳酸鉀溶液中緩慢煮沸5min)過濾，用少量濾液潤洗棕色試劑瓶，棄去潤洗液，將高錳酸鉀濾液移至該試劑瓶中置于暗處常溫保存，待標定，參考國標《化學試劑標準滴定溶液的制備》[3]進行標定。

（5）硫酸亞鐵銨標準滴定溶液，0.045mol/L:

稱取17.65g 六水合硫酸亞鐵銨［(NH4）2SO4·FeSO4·6H2O］，加入適量硫酸（5+95），攪拌溶解后移入1000mL 容量瓶，以硫酸（5+95）定容至刻線并搖勻，參考國標《化學試劑標準滴定溶液的制備》[3]進行標定。

（6）不含還原性物質的水：將1L 蒸餾水置于燒杯中，加入5ml 硫酸（2.2.2）和少量高錳酸鉀溶液（2.2.3），蒸餾，棄去100ml初餾液，余下餾出液貯于具塞玻璃瓶中。

1.3 實驗方法

（1）準確稱取一定量水樣于500ml 錐形燒杯，COD 值小于500mg/L 時取20ml水樣，大于500mg/L 時取10ml水樣或者根據實際情況進行調整，水樣加入40ml硫酸（2.2.2）。用電位滴定儀的固定加液功能少量多次（每次10ml）加入一定體積的高錳酸鉀標準滴定溶液（2.2.4），如果實驗室沒有電位滴定儀，可以改用移液管，邊加邊搖動，直至高錳酸鉀顏色穩定不褪。加不含還原性物質的水（2.2.6）至溶液總體積80ml，煮沸10min，若煮沸過程中溶液粉色褪去，應再次補加一定量高錳酸鉀標準滴定溶液（2.2.4），冷卻，用硫酸亞鐵銨標準滴定溶液（2.2.5）滴定，記錄消耗體積。

（2）水樣中化學需氧量（COD）含量計算按照公式（1）計算，數值以mg/L表示：

式中：C1—高錳酸鉀標準滴定溶液（2.2.4）的濃度，mo1/L；V1—高錳酸鉀標準滴定溶液（2.2.4）的體積，mL；

C2—硫酸亞鐵銨標準滴定溶液（2.2.5）的濃度，mo1/L；V2—水樣測定消耗的硫酸亞鐵銨標準滴定溶液（2.2.5）的體積，mL；V0-水樣的體積，mL；6-轉換為COD 的系數；8000-1/4 氧氣的摩爾質量以mg/L為單位的換算值。

1.4 結果與討論

1.4.1 各實驗分量優化

1.4.1.1 酸用量

硫酸用量少會導致試樣加入高錳酸鉀后變渾濁，用量大則會增加成本，如表1 所示，硫酸（1+1）用量為30ml 時，檢測結果比COD 結果低，而40ml 和50ml 時更接近COD 檢測結果。所以，實驗選用硫酸（1+1）用量為40ml。

表1 酸用量對比數據

1.4.1.2 高錳酸鉀標準滴定溶液用量

高錳酸鉀標準滴定溶液的加入量，直接影響檢測結果的大小，加入量少反應不完全，但加入量過大容易出現渾濁，導致結果偏大。所以要少量多次加入高錳酸鉀，邊加邊搖動，如果加熱過程中高錳酸鉀褪色或出現嚴重渾濁，應重操作調整高錳酸鉀加入量。如表2所示。

表2 高錳酸鉀標準滴定溶液用量對比數據

1.4.1.3 加熱時間

加熱時間在低溫沸騰5-30min沒有明顯區別，5min可以滿足實驗需求，但為了保險起見，加熱時間固定為低溫沸騰10min。加熱時間對比如表3所示。

表3 加熱時間對比數據

2 結語

各分量優化后，水樣準確度及精密度實驗如表4所示，該方法與重鉻酸鉀氧化法[1]檢測結果沒有顯著差異，回收率91%，相對標準偏差2.1%。該方法可以用來檢測水質中化學需氧量，適合沒有污水處理資質，但是需要在污水產生過程中實時監控的企業，特別適合實驗室經常使用高錳酸鉀標準滴定溶液、硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的企業。

表4 準確性和精密度對比數據