污水中COD與紫外吸光度A的相關(guān)性*1

仲 婧 劉明仁 張昭良

(1.濟(jì)南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022; 2泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，山東 泰安 271016)

化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand，COD)是反映水樣中受還原性物質(zhì)污染程度的量，是評(píng)價(jià)水體污染程度的重要指標(biāo)之一[1]。檢測(cè)COD的方法較多，如重鉻酸鉀法、紫外分光光度法、酸性高錳酸鉀法、電化學(xué)法、庫(kù)侖法及電位滴定法等[2]。其中紫外分光光度法具有相對(duì)簡(jiǎn)便、快速等優(yōu)點(diǎn)。但該方法的準(zhǔn)確性在于確定COD與紫外吸光度 (A)的相關(guān)性系數(shù)。A值是入射光強(qiáng)與通過溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)比值的對(duì)數(shù)，客觀上與COD存在一定的比例關(guān)系。本研究通過探討污水中COD與A的相關(guān)性，確定了COD與A之間的關(guān)系式，驗(yàn)證了用紫外分光光度法檢測(cè)COD是一種十分簡(jiǎn)便有效的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

在同一污水源不同時(shí)段，取6批次水樣，同時(shí)測(cè)定COD與A值，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

1.2 A的測(cè)定

采用SP-756紫外分光光度計(jì)測(cè)定水樣的紫外吸光度(A)。打開電源開關(guān)預(yù)熱20 min，儀器進(jìn)入自檢狀態(tài)。自檢結(jié)束后，波長(zhǎng)自動(dòng)停在546 nm處。按波長(zhǎng)鍵，設(shè)置入射波長(zhǎng)為195 nm。打開樣品室蓋，將參比液和被測(cè)水樣分別放入比色皿中，插入比色皿槽中(比色皿中溶液大約2.5 ml)。蓋上樣品室蓋，將參比溶液推入光路中。按100%T鍵調(diào)整0Abs，再將被測(cè)水樣拉入光路中。此時(shí)，顯示被測(cè)樣品的透射比值。按方式鍵，讀水樣的A值[3-4]。

1.3 COD的測(cè)定

采用重鉻酸鉀法測(cè)定水樣的COD值[5]。

1.3.1 試劑制備

1.3.1.1 無(wú)Hg2+消解液(污水中cl-濃度﹤100 mg/L) 稱取經(jīng)過120°C烘干2 h的優(yōu)級(jí)純重鉻酸鉀9.806 g，溶于500 ml水中，邊攪拌邊慢慢加入濃硫酸250 ml。冷卻后，移入1000 ml容量瓶中定容搖勻，制得濃度為0.2000 mol/L重鉻酸鉀溶液作為消解液。

1.3.1.2 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液 稱取(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O約16.6 g溶于水中，邊攪拌邊緩慢加入濃硫酸20 ml，冷卻后移入1000 ml容量瓶中定容搖勻，制得濃度約為0.042 mol/L硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液。使用前，須用重鉻酸鉀溶液標(biāo)定。標(biāo)定方法如下：準(zhǔn)確吸取5.00 ml重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液置于150 ml錐形瓶中，加水稀釋至約30 ml左右，緩慢加入硫酸5 ml，攪勻。待冷卻后，加入2滴約0.1 ml試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)。硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度由公式C[(NH4)2Fe(SO4)2]=(0.2000×5.00)/V計(jì)算得出。式中，C為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L)，V為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定用量(mL)。

1.3.1.3 試亞鐵靈指示液 稱取C42H8N2·H2O 1.485 g，F(xiàn)eSO4·6H2O 0.695 g溶于水中，稀釋至100 ml，貯于棕色瓶?jī)?nèi)。

1.3.1.4 硫酸-硫酸銀溶液 在500 ml濃硫酸中加入5 g硫酸銀。放置1～3天，隨時(shí)搖動(dòng)以使硫酸銀溶解。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

用直吹式移液管移取水樣5.00 ml置于消解罐中，準(zhǔn)確加入5.00 ml消解液和5.0 ml催化劑硫酸-硫酸銀溶液，搖勻后旋緊密封塞，使消解罐密封良好。將消解罐均勻放入消解爐玻璃盤上，離轉(zhuǎn)盤邊沿約2 cm，在圓周上單圈排好。

樣品的消解時(shí)間取決于盤上放置的消解罐數(shù)目。本實(shí)驗(yàn)6個(gè)樣品的消解時(shí)間設(shè)定為8 min。待消解完成后，過2 min，將消解罐取出冷卻。

消解罐冷卻后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到150 ml錐形瓶中，用蒸餾水沖洗消解罐帽2～3次，沖洗液并入錐形瓶中，控制體積約30 ml，加入2滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，溶液顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)。記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，根據(jù)公式CODcr(O2,mg/L)=[(V0-V1)×C×8×1000]/V2計(jì)算出CODcr值。式中，V0：空白實(shí)驗(yàn)消耗硫酸亞鐵銨體積(ml)，V1：水樣消耗硫酸亞鐵銨體積(ml)，V2：水樣體積(ml)，C：硫酸亞鐵銨溶液的濃度(mol/L)，8：氧(1/2 O)摩爾質(zhì)量(g/ mol)。

2 結(jié) 果

2.1 污水的紫外吸光度A測(cè)定結(jié)果 見表1。

表1 污水的紫外吸光度(A)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 污水中CODcr的實(shí)驗(yàn)測(cè)定值 見表2。

表2 污水的CODcr實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 A與COD的關(guān)系

水樣的COD值與紫外吸光度A之間的關(guān)系如表3所示。

表3 A與COD的關(guān)系

以表3中195 nm波長(zhǎng)下紫外吸光度A對(duì)重鉻酸鉀法所得COD值作圖，結(jié)果如圖1所示。對(duì)該曲線進(jìn)行線性擬合后，得到COD與A的線性關(guān)系式為COD(mg/L)= (A-0.00397)/0.03012， 線性相關(guān)系數(shù)為r=0.9986。

圖1 COD與A的線性關(guān)系

3 討 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在波長(zhǎng)為195 nm的條件下，COD與A呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系。根據(jù)COD與A的關(guān)系式，只要用分光光度計(jì)測(cè)出水樣的A值，就能計(jì)算出COD。因此，紫外分光光度法測(cè)定COD的方法，不僅減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用、簡(jiǎn)化操作步驟，避免了重鉻酸鉀方法導(dǎo)致的污染；而且有方便快速，結(jié)果可靠，在線自動(dòng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可以較好地評(píng)估水體的質(zhì)量。紫外分光光度法在水質(zhì)實(shí)際監(jiān)測(cè)中值得推廣應(yīng)用。但該方法的準(zhǔn)確性取決于COD與A相關(guān)性的相關(guān)系數(shù)，怎樣更好地確定COD與A的相關(guān)系數(shù)是紫外分光光度法測(cè)定COD的關(guān)鍵。

[1] 仲婧.層次分析法在校園水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J].泰山醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(3):208-210.

[2] 孫熙，劉震. COD測(cè)定方法的進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2006,33(2):114-116.

[3] 吳慧芳，王世和，孔火良，等.紫外分光光度法測(cè)定印染污水CODcr[J].印染，2007,2:37-43.

[4] 宋來洲，李健，運(yùn)如艷，等. 紫外分光法測(cè)定污水廠出水中的COD[J].中國(guó)給水排水，2002, (12):85-86.

[5] 吳淑岱.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1998.