高氯廢水中低化學需氧量的快速檢測分析

摘 要：化學需氧量測定是衡量工業廢水中有機污染程度的關鍵指標，其測定通常選用快速消解分光光度法，但是廢水中氯離子存在會降低化學需氧量測定精度和檢測速度，本文在其基礎上，通過降低重鉻酸鉀濃度抑制其與氯離子絡合作用，然后升高硫酸銀溶液濃度，并且加熱溫度和消解時間分別設定為165℃和30min實現有機物全部氧化，最后對本實驗檢測精度，對氯離子抑制作用和加標回收實驗進行驗證和分析。這些實驗結果表明，本文對加熱消解法測定化學需氧量的改進提高了檢測精度，加快了分析速度。

關鍵詞：高氯廢水;低化學需氧量;快速檢測

工業生產污水尤其是石化廢水中有毒有害有機物質濃度高且難降解，直接排放會對環境造成嚴重污染，需要對其進行降解。降解的有效手段是對廢水中有機物質進行氧化，化學需氧量（COD）作為評價水體中有機物質污染程度的重要參數之一，表示水中還原性物質在強氧化劑作用下完成化學氧化分解所需氧氣用量。然而，污水中氯離子存在對化學需氧量檢測精度存在影響，需要對檢測方法進行優化，提高化學需氧量檢測精度。

1 高氯廢水中化學需氧量檢測原理

檢測高氯廢水中化學需氧量時，常使用快速消解分光光度法，通過混合實驗試劑和小劑量高氯廢水水樣置入消解管中，于小型恒溫加熱皿中加熱，高氯廢水水樣消解之后使用分光光度計進行比色，從而定量計算化學需氧量。從實驗檢測過程中發現，氯離子濃度隨檢測所用重鉻酸鉀濃度增加而增加，過高的氯離子濃度將會影響高氯廢水中低化學需氧量檢測精度[1]。

在快速消解分光光度法中，重鉻酸鉀濃度影響污水中有機物氧化分解程度，當重鉻酸鉀濃度為0.2500mol/L左右時，污水中將近95%有機物可以被氧化，但是也會氧化廢水中氯離子，因此影響化學需氧量測定精度。然而，控制重鉻酸鉀濃度在0.0612mol/L時便可有效抑制氯離子干擾，實現高氯廢水中低化學需氧量的高精度檢測。快速消解分光光度法中硫酸銀溶液也可以與氯離子絡合降低其干擾作用。因此，本文在其基礎上，降低重鉻酸鉀濃度同時提高硫酸銀溶液濃度，通過對比實驗結果的精確度和分析速度，優化得到精確檢測高氯廢水中化學需氧量的分析方法。

2 高氯廢水中化學需氧量檢測

2.1 實驗儀器和試劑

實驗所需試劑為重鉻酸鉀、硫酸、蒸餾水和硫酸，測試前需要配置消解液、標準含氯水樣、加標水樣、催化劑、加氯水樣、化學需氧量標準工作液和化學需氧量標準儲備液等，實驗所需儀器為COD快速測定儀，在硬質耐酸玻璃消解管中進行[2]。

試驗樣品用重鉻酸鉀溶液消解，其配置方法如下：稱量重鉻酸鉀3.0000g，置于烘箱中于105℃下干燥2h，然后加入66.7硫酸汞和167.0mL濃硫酸、500mL水混合，攪拌均勻后冷卻至室溫，最后用去離子水稀釋至1000mL，獲得濃度為0.0162mol/L的重鉻酸鉀消解液。使用硫酸銀溶液作為催化劑，配置方法為用500mL濃硫酸溶解23.0g硫酸銀，于室溫下放置48h得到催化劑。

化學需氧量標準儲備液制備方法如下：稱量鄰苯二甲酸氫鉀固體0.4151g于烘箱中在105℃下干燥2h，用去離子水溶解然后在1000mL的容量瓶中定容后得到濃度為500mg/L的化學需氧量標準儲備液。

在化學需氧量標準儲備液中添加標準優級純氯化鈉溶液得到標準含氯水樣，根據水樣濃度不同，添加不同體積的氯化鈉溶液。在化學需氧量已知的無氯廢水水樣中添加氯化鈉溶液得到加氯水樣。在含氯廢水水樣中添加化學需氧量標準儲備液得到加標水樣。稀釋標準儲備液得到一系列化學需氧量標準工作溶液用于標準曲線繪制。

2.2 實驗流程

首先進行標準曲線繪制，稀釋標準儲備液得到濃度分別為20mg/L，50 mg/L，75 mg/L，100 mg/L，150 mg/L和200 mg/L的化學需氧量標準溶液，使用移液管移去2mL去離子水與不同濃度的化學需氧量標準溶液混合于消解管中，順序加入1.2mL消解液和2.80mL催化劑進行加熱消解，消解完成后冷卻至室溫使用分光光度計測定，測定波長為600nm，根據一系列實驗結果線性回歸得到方程。

然后進行高氯廢水樣品測定，測定方法和標準曲線繪制方法相同，根絕回歸得到的線性方程可以計算出工業污水化學需氧量。

最后進行氯離子測定，因為廢水中氯離子存在會影響化學需氧量測定精度，需要對實驗樣品中氯離子濃度進行系統測定，所需分析方法為沉淀滴定，測試方法如下：使用移液管移取5.00mL工業廢水水樣，使用去離子水稀釋到50mL，將其放入錐形瓶中加入鉻酸鉀指示劑，滴定試劑選用濃度為0.1128mol/L的硝酸銀標準溶液，當肉眼看到磚紅色沉淀后說明已經達到滴定終點，根據化學反應系數和摩爾分子量可計算得到氯離子含量。

2.3 實驗結果分析

首先是加熱消解結果，消解結果指的是廢水樣品中有機物被氧化程度，與加熱溫度和消解時間有關，實驗結果表明，當加熱溫度設置為150℃時，需要消解2h才可以將有機物氧化完全，當加熱溫度設置為165℃時，加熱時間為15min時便可氧化80%左右有機物，因此為了減少化學需氧量分析時間，將加熱溫度設定為165℃，消解時間設定為30min。

然后是化學需氧量檢出限，檢出限根據線性回歸方程得到，將回歸方程延長以及空白水樣平行測定結果，可以計算得到化學需氧量檢出限，在本次實驗中其數值為5.15mg/L。

最后是氯離子測定結果，降低氯離子對化學需氧量測定的干擾作用可以降低重鉻酸鉀濃度抑制其與氯離子的絡合作用，也可以升高硫酸銀溶液濃度，本實驗中將重鉻酸鉀濃度設定為00612mol/L，硫酸銀溶液濃度設定為46g/L。氯離子濃度的干擾作用與化學需氧量濃度和氯離子濃度有關，實驗結果表明，當化學需氧量濃度為20mg/L時，廢水中氯離子濃度為2000mg.L時不會對化學需氧量測定造成影響。然而化學需氧量降低一個數量級，廢水水樣中氯離子濃度為8000mg/L時會對化學需氧量測定影響較大，最大影響誤差可達到15%。因此對于高氯廢水中低化學需氧量的測定而言，本文中實驗檢測方法具有較高的準確性。

3 后續實驗完善

首先是精度檢測，為了確保本實驗方法的高精度和準確性，對國家環保部標準樣品利用本實驗方法進行測定，分別選取編號為200180和200179樣品進行六次平行測定實驗，根據檢測結果可知，檢測結果在標準樣品的不確定范圍區間并且相對標準誤差也在允許誤差范圍內，所以可以確定本文所用化學需氧量檢測方法具有較高精度和準確性。

然后是對比實驗，目的是為了驗證本文對加熱消解法的改進對氯離子的抑制作用，并且考察期普適性，因此選用多個化工企業工業排放污水，實驗組加入化學需氧量標準溶液樣品，對照組加入高濃度優級純氯化鈉標準溶液，按照本文實驗方法，所得結果表明對照組和實驗組化學需氧量測定誤差低于10%，因此證明了本文實驗方法對氯離子抑制作用的有效性。

最后是加標回收試驗，按照實驗對照方法，制作加氯水樣和實際水樣，實驗結果表明，實際水樣的加標回收率在97%～103.7%范圍，表明本實驗檢測精度非常高。同時分析人員可以根據廢水中氯離子濃度預估化學需氧量數值從而在特定場景節省檢測時間，便于進一步分析檢測。

4 結語

化學需氧量測定是衡量工業廢水中有機污染程度的關鍵指標，其測定通常選用快速消解分光光度法，但是廢水中氯離子存在會降低化學需氧量測定精度和檢測速度，本文在其基礎上，通過降低重鉻酸鉀濃度抑制其與氯離子絡合作用，然后升高硫酸銀溶液濃度，并且將加熱溫度和消解時間分別設定為165℃和30min實現有機物全部氧化，最后對本實驗檢測精度，對氯離子抑制作用和加標回收實驗進行驗證和分析。這些實驗結果表明，本文對加熱消解法測定化學需氧量的改進提高了檢測精度，加快了分析速度。

參考文獻：

[1]韓莉，郭林潔.高氯離子廢水中低化學需氧量的簡易快速檢測[J].青島理工大學報，2019，40（5）：96-100.

[2]陶大鈞，張信華，孫曉斌，等.高氯離子廢水中低濃度化學需氧量分析技術[J].環境監測管理與技術，1999：37-39.

作者簡介：

韓廣明（1989- ）男，漢族，山東臨沂人，助理工程師，大專，研究方向：生態環境檢測。