快速密闭催化消解法测定地表水和废水中的化学需氧量

玛依努尔·卡德尔

（新疆伊犁师范学院 化学与生物科学学院，新疆 伊宁 835000）

快速密闭催化消解法测定地表水和废水中的化学需氧量

玛依努尔·卡德尔

（新疆伊犁师范学院 化学与生物科学学院，新疆 伊宁 835000）

化学需氧量是水体中有机物含量的重要指标.本文利用快速密闭催化消解法测定地表水和废水中的化学需氧量，测定加标平均回收率为96.2%、相对标准偏差小于5%、还有准、快、省、简便等优点，此方法能够用于废水及地表水中化学需氧量的测定.

地表水；化学需氧量；废水；快速密闭催化消解法

1 引言

水是人类重要资源及一切生物生存的基本物质之一，水体污染是环境污染中最主要的方面之一[1].随着社会经济的迅速发展,人口急剧膨胀和人们生活水平的提高，人们对自然水体的污染日趋严重,威胁着人类的生存和发展[2].

化学需氧量（COD），是指在强酸并加热条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mg/L来表示[3].化学需氧量(COD)反应了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等.水被有机物污染是普遍的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一，但只能反映可以被氧化的有机物污染，不能反映多环芳烃，二噁英类等的污染状况.

化学需氧量（COD）是一个条件指标，地表水和废水中COD的监测常采用经典的重铬酸钾法，该方法存在试剂费用高、二次污染重、占空间大、耗时长、消耗大量电能和冷却水、操作危险.所以，目前此方法已不能适应日益繁重的水污染监测需要.采用快速密闭催化消解法测定地表水和废水中的COD[4]，相对标准偏差小于5%、还有准、快、省、简便等优点.

2 实验部分

2.1 试剂与仪器

试剂：邻苯二甲酸氢钾、浓硫酸、硫酸汞为（分析纯）；专用氧化剂、专用催化剂（仪器厂家提供）

仪器：化学耗氧量测定仪（HH-6型）；电子天平（FA2104）；反应管

2.2 实验方法

2.2.1 测定原理

在强酸性溶液中,加入一定量重铬酸钾做氧化剂,在复合专用催化剂存在下，于165℃加热消解水样10min，重铬酸钾被水中有机物还原为三价铬，在波长610nm处测定三价铬离子含量，再根据三价铬离子的含量换算出消耗氧的质量浓度.

2.2.2 溶液的制备

2.2.2.1 邻苯二钾酸氢钾标液

准确称取在105～110℃烘干二小时的邻苯二甲酸氢钾(优级纯)0.0425g，置于500mL容量瓶中，以蒸馏水定容至标线，摇匀备用，该标液的COD理论值为100mg/L.

2.2.2.2 专用催化剂

取整瓶固体试剂，溶于500mL浓硫酸中，摇匀放置2～3天，使催化剂充分溶解.取上述溶液100mL，再加入400mL浓硫酸，摇匀备用.

2.2.2.3 专用氧化剂

5～100 mg/L：取整瓶固体试剂，先加入200mL纯水，再加入100mL浓硫酸（分析纯），冷却后置于500mL容量瓶中，以纯水定容至标线，摇匀备用.

2.2.2.4 掩蔽剂：硫酸汞（分析纯）

准确称取硫酸汞20g于100mL容量瓶中，加入约80mL蒸馏水、再加入10mL浓硫酸使其溶解，用蒸馏水定容至标线，摇匀备用.

2.2.3 标注曲线的绘制

（1）取反应管4只作好标记，清洗干净（用洗涤液清洗后，用自来水冲净，用3moL/L硫酸浸泡5～12小时取出后用蒸馏水清清洗，烘干）.分别加入100mg/L的邻苯二甲酸氢钾标液0mL、0.6mL、1.5mL、3.0mL.理论化学需氧（COD）值分别为0mg/L、20mg/L、50mg/L、100mg/L.

（2）用蒸馏水将各反应管依次补足至3mL.

（3）每支试管内加入专用氧化剂1mL.

（4）每支试管内加入专用催化剂5mL.

（5）将反应管依次插入炉孔内，待温度降至低于165℃后按[消解]，仪器自动消解10min，消解完毕蜂呜报警.

（6）取出反应管至试管架，自然冷却2分钟，再水冷至室温.

（7）按[功能][1]操作方法，用所配标样以最小二乘法标定曲线并存储.

2.2.4 实际水样中COD的测定

2.2.4.1 无氯水样的测定

(1)分别吸取3mL蒸馏水（做空白）或混合均匀的水样置于已清洗干净的反应管中.

(2)每支试管内加入专用氧化剂1mL.

(3)每支反应管内加入专用催化剂5mL.

(4)将反应管依次插入炉孔内，待温度降至低于165℃后按[消解]，仪器自动消解10min，消解完毕蜂呜报警.

(5)取出反应管至试管架，自然冷却2分钟，待水冷至室温.

(6)按[功能][2]操作方法直接测定出实际水样的吸光度和COD值.

2.2.4.2 含氯水样的测定

(1)分别吸取3mL蒸馏水（做空白）或混合均匀的水样置于已清洗干净的反应管中.

(2)每支反应管内加入掩蔽剂1mL.其它步骤与上面相同

2.2.5 加标回收率的测定

(1)取随机附件反应管4只作好标记，分别加入0mL、2.4mL、2.4mL、2.4mL伊犁河伊犁大桥段实际水样.

(2)每支反应管内分别加入0mL、0.6mL、0.6mL、0.6mL化学需氧量值20mg/L、浓度100mg/L的邻苯二甲酸氢钾标液.其他步骤与上面相同.

3 实验结果与讨论

3.1 标准曲线的测定结果

鉴于水体样品选择地表水和污水处理厂出水，定量标准曲线选取了0-100mg/L之间，标准曲线结果见表1，相关系数为0.9972

表1 标准曲线各叁数值

3.2 实际水样的测定

3.2.1 水样的采集

采样地点见表2.采样方法遵照国家环境监测技术规范执行

表2 断面位置和采样时间

3.2.2 水样保存

用6moL/L硫酸作固定剂，酸化至pH≤2，48h内在4℃保存.

3.2.3 实际水样的测定结果

伊犁河各采样断面水和污水处理厂出水口水中化学需氧量的测定结果见表3.

从监测结果看（见图1），阿热吾斯塘乡采样点的化学需氧量值为11.9mg/L、伊犁河大桥采样点的化学需氧量值为18.2mg/L、阿拉木图度假村采样点的化学需氧量值为32.7mg/L、东区污水处理厂出口的化学需氧量值为46.7mg/L.

根据GB3838-2002地表水中化学需氧量(COD)的标准限制可以知道阿热吾斯塘乡采样点的水质为Ⅰ，Ⅱ类，伊犁河大桥采样点的水质为Ⅲ类，阿拉木图度假村采样点的水质为Ⅴ类，污水处理厂出口水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的A标准.

表3 水样中化学需氧量(COD)的浓度（单位：mg/L）

图1 各监测断面的COD测定结果柱状图

3.2.4 加标回收率的测定结果

加标回收率测定结果见表4

表4 水样的加标回收率测定值

4 结论

(1)本试验的精密度好、相对标准偏差<5%、准确度高.

(2)节约试剂和成本、减少浪费.具有很好的经济效益与环境效益.

(3)操作程序简化效率提高.该仪器可自动生成标准曲线、显示各参数值、提高了测定速率.

(4)操作简单、回收率高，与滴定法相比省时、易进行连续自动测定.

〔1〕奚旦立，孙生.环境监测）[M].（第四版）.北京：北京高等教育出版社，2010.

〔2〕陈丽琼，胡勇.化学需氧量测定方法的现状及研究动态[J].环境科学导刊,2009，28（增刊）：114-118.

〔3〕国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京：中国环境科学出版社，2002.

〔4〕马红，张晓红.快速测定法和重铬酸钾法测定水中化学需氧量之比较[J].环境科学导刊，2008,27(2):92-93.

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1673-260X（2014）02-0032-02