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重铬酸钾法测定COD影响因素的研究

摘要:探讨了测定COD 的适宜条件,考察了Ag + 与Cl - 的比例、浓硫酸的体积、煮沸时间等因素对COD 测定的影响。结果表明,COD 测定的适宜条件为:Ag + 与Cl - 物质的量比1. 5 ∶1 ,浓硫酸的体积20 mL ,煮沸时间10 min。考察了Cl - 的浓度对COD 测定的影响。结果表明,Cl - 浓度越高,对COD 的影响越大。

关键词:重铬酸钾法;Cl - 浓度;COD 测定

测定水中化学需氧量COD 的方法很多,但其中最常用的是K2 Cr2O7 法。该法的优点如下:

(1)K2 Cr2O7 容易提纯,可直接准确称量配制成标准溶液,无需标定;

(2) K2 Cr2O7 标准溶液非常稳定,可长期保存;

(3) 对大多数有机物氧化率较高,对一般水样的氧化率达到90 %;

(4) 方法的重现性好,可靠性高;

(5) 适用范围广。

但该法加热时间长,耗时耗力;而且所用的硫酸汞是有毒物质,对人体的伤害较大。为了寻找一种测定速度快、误差小的COD 测定方法,笔者以常用的K2 Cr2O7 法(见GB11914 -89) 为基础,通过改变有关的测定条件,进一步研究Cl - 浓度对COD 的影响。不仅找到了COD 测定的适宜条件,且利用该法对废水进行了测定分析。

1  实 验

1. 1  主要仪器

铁架台、酸式滴定管、FA 型电子天平、托盘天平、250 mL 锥形瓶、移液管(10 mL ,15 mL ,25 mL) 、250 mL 容量瓶、400 mL 烧杯、10 mL 吸量管、玻璃棒、洗耳球、胶头滴管、J HR22 型节能COD 恒温加热器、101 型电热鼓风恒温干燥箱、磁力搅拌器、带磨口的全玻璃回流装置。

1. 2  主要药品

邻苯二甲酸氢钾( KHP) 、硝酸银、浓硫酸、试亚铁灵、硫酸亚铁铵、重铬酸钾、氧化钙。

1. 3  溶液的配制

1. 3. 1  铬酸洗液

称取10 g 工业用的重铬酸钾置于400 mL 烧杯中,加入少量水加热溶解后冷却,慢慢加入200 mL浓硫酸,边加边搅拌,待冷却后转入玻璃瓶中备用。

因浓硫酸易吸收水分,故要用玻璃瓶塞塞好。

1. 3. 2  硫酸亚铁铵标准溶液

称取39. 5 g 硫酸亚铁铵溶于水中,边搅拌边缓慢加入20 mL 浓硫酸,冷却后移入1 000 mL 容量瓶中,加水稀释至标线,摇匀,临用前用重铬酸钾标定。

1. 3. 3  试亚铁灵

称取1. 485 g 邻菲啰啉( C12 H8N2 ·H2O) 、01695 g 硫酸亚铁( FeSO4 ·7H2O) 溶于水中,稀释

至100 mL ,贮于棕色瓶内。

1. 3. 4  标准水样

称取0. 425 1 g KHP 溶于1 L 水中,即定溶于1 000 mL 容量瓶中,加水稀释至刻度。

1. 3. 5  硫酸2硫酸银

称取10 g Ag2 SO4 溶于1 000 mL 硫酸中,使其溶解,一般静置24 h 后即溶。以重铬酸钾为氧化剂,该标准水样的理论COD 值为500 mg/ L 。

1. 3. 6  K2 Cr2O7 标准溶液

先将K2 Cr2O7 粉末置于烘箱中,温度控制在120 ℃,加热2 h ,称取12. 258 g 粉末溶于水中,移入1 000 mL 容量瓶,稀释到标线摇匀。

1. 3. 7  CaO 溶液

将块状CaO 固体研磨成粉末,用干净烧杯置于磁力搅拌器上,边加粉末边加水,搅拌成CaO 乳液。

1. 4  实验方法

取定量的标准水样,加入已知量的K2 Cr2O7 溶液,并在强酸介质下以银盐做催化剂,经沸腾回流后,以试亚铁灵为指示剂,用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的K2 Cr2O7 ,由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成COD 的质量浓度。通过改变Ag + 与Cl - 的比例、浓硫酸的体积、煮沸时间等因素,考察这些因素对COD 测定的影响,找出COD 测定的适宜条件;在适宜条件下,考察Cl - 的质量浓度对COD 测定的影响。

2  结果与讨论

2. 1  COD 测定条件的确定

2. 1. 1  AgNO3 的加入量对COD 测定的影响

在水样中Cl - 质量浓度为100 mg/ L 时,AgNO3 的加入量对COD 测定的影响见表1 。

表1  Cl - 1质量浓度为100 mg/L 时的实验数据

  重复上述实验步骤,考察水样中Cl - 质量浓度

为500 mg/ L 时,AgNO3 的加入量对COD 测定的

影响,结果见表2 。

表2  Cl - 质量浓度为500 mg/L 时的实验数据

  由表1和表2可见,标准水样中不加Cl - 时,其COD 测定值约500 mg/ L ;当标准水样中含有Cl - (100~500 mg/ L) 时,由于Cl - 的干扰,其COD 测定值增大;在含Cl - 的水样中加入AgNO3 ,可以降低Cl - 的干扰,当Ag+ 与Cl - 物质的量比为1. 5∶1时,其COD测定值与不含Cl - 的水样的COD 测定值最接近。故Ag+ 与Cl - 物质的量比为115∶1较适宜。

2. 1. 2  浓硫酸的加入量对COD 测定的影响

浓硫酸的加入量对COD 测定的影响见图1 。

图1  COD 质量浓度与浓硫酸体积的关系

  由图1 可见,随着浓硫酸体积的增加,标准水样的酸度也增大,有利于KHP 的氧化,故其COD 测定值也随之增大。当浓硫酸体积为10 mL 时,其COD 测定值虽趋于稳定,但考虑到实际废水成分的复杂性,为保证测试介质的强酸性条件,故浓硫酸体积取20 mL 。

2. 1. 3  加热煮沸时间对COD 测定的影响

加热煮沸时间对COD 测定的影响见图2 。

图2  加热煮沸时间对COD 测定的影响

  由图2 可见,随着加热煮沸时间的增长,标准水样KHP 氧化的程度也增加,其COD 测定值也随之增大。当加热煮沸时间达10 min 时,标准水样的KHP 已被完全氧化,其COD 测定值已达最大值,故取加热煮沸时间为10 min 。

综上所述, COD 测定的适宜条件为: Ag + 与Cl - 物质的量比1. 5 ∶1 ,浓硫酸体积20 mL ,煮沸时间10 min 。

2. 2  Cl - 质量浓度对COD 测定结果的影响

在Ag + 与Cl - 物质的量比1. 5 ∶1 、浓硫酸体积20 mL 、煮沸时间10 min 的条件下,Cl - 质量浓度对

COD 测定的影响见图3 。

图3  Cl - 质量浓度对COD 测定的影响

  由图3 可见,Cl - 质量浓度越大,AgNO3 掩蔽作用就越小,COD 测定值越偏大。

3  结 语

a) COD 不仅可作为水体受有机物污染的综合指标,而且还用于表达生活污水和工业废水中有机污染物含量,要治理环境污染就必须快速准确测定COD 值。因此,研究COD 测定方法非常重要。目前测定COD 值的方法很多,各有千秋,找出一种快速准确的方法是当务之急。

b) COD 测定的影响因素较多。在Ag + 与Cl -物质的量比1. 5 ∶1 、浓硫酸体积20 mL 、煮沸时间10 min 的条件下,Cl - 质量浓度越高对COD 的影响也越大。