快速消解分光光度法和重鉻酸鹽法測定化學(xué)需氧量方法對(duì)比分析

摘要：隨著城市化、現(xiàn)代化的逐步深入，水資源環(huán)境污染情況日益嚴(yán)重。許多環(huán)境監(jiān)測部門、食品業(yè)生產(chǎn)企業(yè)等都需要對(duì)水質(zhì)的化學(xué)需氧量進(jìn)行測定，以便對(duì)水資源的生態(tài)環(huán)境作出及時(shí)的、專業(yè)的、正確的評(píng)估方案和決策結(jié)論。本文簡要分析了重鉻酸鹽法和快速消解分光度法對(duì)水體的化學(xué)需氧量測定的優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測 化學(xué)需氧量 重鉻酸鹽法 快速消解分光光度法 對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0142-01

化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，以下簡稱COD），就是指水質(zhì)中容易被強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀（K2Cr2O7）氧化的還原性物質(zhì)（此處還原性物質(zhì)主要是指有機(jī)物）所消耗的重鉻酸鉀（K2Cr2O7）的量。在一定條件下，水體中的所有溶解性物質(zhì)和懸浮物與重鉻酸鉀，在發(fā)生氧化還原反應(yīng)后，所消耗的重鉻酸鉀換算換算成相對(duì)應(yīng)氧的量，就是化學(xué)需氧量（COD），它以氧的質(zhì)量濃度表示，單位為mg/L。現(xiàn)在相關(guān)部門對(duì)水體的檢測結(jié)論，就通常以COD作為表征，來反應(yīng)水體中有機(jī)物含量的綜合性指標(biāo)。

早在1989年10月，化學(xué)需氧量測定的標(biāo)準(zhǔn)方法就有了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6060《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定》。我國1990年7月頒布的GB/T11914《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》就是在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6060的基礎(chǔ)上制定實(shí)施的。這種測定COD的重鉻酸鹽法具有氧化率較高、再現(xiàn)性好、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為國際社會(huì)普遍公認(rèn)的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法。其COD的測定原理是：在硫酸酸性溶液介質(zhì)環(huán)境中，以重鉻酸鉀（K2Cr2O7）為氧化劑，催化劑選擇為硫酸銀，硫酸汞為氯離子的掩蔽劑，消解反應(yīng)液的H2SO4酸度一般設(shè)定為9mol/L，均勻加熱后，使消解反應(yīng)液沸騰，然后控制消解反應(yīng)溫度在150℃。先以循環(huán)水冷卻回流反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為2h。待消解反應(yīng)液自然冷卻后，再以1，10-二氮雜菲為指示劑，以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀，根據(jù)滴定后硫酸亞鐵銨溶液的消耗量，就可以計(jì)算出水樣的COD值。當(dāng)然，綜合分析試劑濃度、操作的便捷性等因素，再結(jié)合筆者近年來的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)操作如下：一般確定水樣的取樣量約為3.00mL，重鉻酸鉀溶液用量為1.00mL，硫酸汞溶液用量為0.50mL，H2SO4酸化后的Ag2SO4溶液用量為6.00mL，能保證COD的測定都處于較小且可控的誤差范圍內(nèi)。顯然此COD測定法采用的檢測試劑是重鉻酸鉀，而其溶液中的重鉻酸根離子具有強(qiáng)氧化性，又具有很明顯的橙紅色。所以稱為重鉻酸鹽法。

但是，現(xiàn)代分析化學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，重鉻酸鹽法測定水體的COD這一經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)方法還是存在有以下不可避免的缺點(diǎn)：水、電能消耗較大，試劑用量大，回流裝置占的實(shí)驗(yàn)空間大，實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作不便，難以大批量快速測定，也不能滿足在現(xiàn)場進(jìn)行水體環(huán)境監(jiān)測的要求。而快速消解分光光度法具有占用空間很小，試劑用量少，廢液能減到最小程度，能耗小，實(shí)驗(yàn)操作簡便，安全穩(wěn)定，準(zhǔn)確性高，安全又可靠，適宜水體環(huán)境的大批量檢測定等特點(diǎn)，現(xiàn)在測定COD值的快速消解分光光度法已經(jīng)越來越多地得到實(shí)踐應(yīng)用。快速消解分光光度法目前已經(jīng)是一種成熟的水體化學(xué)需氧量檢測方法。有如下實(shí)驗(yàn)操作指南：采用密封管作為消解管，取小計(jì)量的水樣和試劑于密封管中，再將其放入小型恒溫加熱皿中，165℃恒溫加熱，等此消解完全進(jìn)行徹底后，用分光光度計(jì)測定COD 值并記錄下來。特別需要注意的是，選擇的密封管要具有耐酸，耐高溫，抗壓防爆裂性能。一般選用兩種密封管，一種密封管可作為此消解反應(yīng)使用，稱為消解管；另一種型號(hào)密封管稱為消解比色管，可作為消解用。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)前還需要準(zhǔn)備小型加熱消解器皿，加熱孔均勻分布，以鋁塊為加熱體。要注意消解反應(yīng)液應(yīng)該占據(jù)密封管適宜的空間比例。盛有消解反應(yīng)液的密封管一部分插入加熱器的加熱孔中，密封管底部要保持恒定165℃溫度加熱；因此在空氣自然冷卻下，要使管口頂部溫度降到85℃左右；密封管內(nèi)外溫度的差異確保了小型密封管中反應(yīng)液在該恒溫下處于微沸騰回流狀態(tài)。若選擇緊湊的COD反應(yīng)器一般可放置大約20只密封管。消解管選用50mL的磨口具塞玻璃管，消解反應(yīng)液體積應(yīng)該控制在15mL左右，這種檢測COD的主要方法是用0.10mL硫酸亞鐵銨溶液滴定分析。最后在分光光度計(jì)測量COD過程中，需設(shè)置在600nm波長處，選用30mm方型比色皿用分光光度法測定，采用密封管消解反應(yīng)后，消解液轉(zhuǎn)入比色皿可在一般光度計(jì)上測定，用密封比色管消解后可直接用密封比色管在COD專用光度計(jì)上測定。在600nm波長可測定COD值為100～1000mg/L的試樣，在440nm波長處可測定COD值為15～250mg/L的試樣。這種方法的可操作性非常好，而且既能在室外現(xiàn)場，還可以對(duì)不同水質(zhì)進(jìn)行多批次COD的相關(guān)指數(shù)檢測。

綜上所述，在做水體的COD檢測時(shí)，低濃度的用重鉻酸鹽法比較準(zhǔn)確，但受限較多，高濃度的水體COD檢測時(shí)，快速消解分光光度法對(duì)水質(zhì)的COD項(xiàng)目的檢測方法適用場合較廣，較傳統(tǒng)的重鉻酸鹽法更有參考價(jià)值，值得人們認(rèn)真研究及推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊孝容.雙波長等吸收分光光度法測定COD[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（2）.

[2] 鄧麗華.分光光度法測定飲用水中鐵的含量[J].科技資訊，2010（2）.

[3] 賀啟環(huán)，蔣希.分光光度法測定二氧化氯的波長選擇[C]//二氧化氯研究與應(yīng)用：2010二氧化氯與水處理技術(shù)研討會(huì)論文集.2010.

[4] 胡新華.分光光度法測定室內(nèi)空氣中甲醛精密度偏性的實(shí)驗(yàn)分析[J]，實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010（1）.

[5] 武曉莉.信息融合及集成學(xué)習(xí)在水質(zhì)光譜分析中的應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué)，2007.

[6] 環(huán)保部向社會(huì)公布2010年污染減排目標(biāo)[J].經(jīng)濟(jì)視角，2010（2）.