劉永杰
摘要:化學(xué)需氧量(COD)是指在一定的特殊條件下,在外加強(qiáng)氧化劑的作用下,水中的還原性物質(zhì)被氧化分解所需要消耗氧化劑的數(shù)量,一般是以每升水所需要消耗的氧的毫克數(shù)來表示,化學(xué)需氧量其實(shí)就是反映了水中受還原性物質(zhì)的污染程度,其能夠有效的反映水質(zhì)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。本文依據(jù)JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示、JJG1012-2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程,對(duì)化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的主要參數(shù)進(jìn)行了不確定度的分析和評(píng)定,希望給有關(guān)人士提供一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:鄰苯二甲酸氫鉀;化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀;不確定度
0、引言
化學(xué)需氧量(COD或CODcr)是指在一定嚴(yán)格的條件下,水中的還原性物質(zhì)在外加強(qiáng)氧化劑的作用下,被氧化分解時(shí)所消耗氧化劑的數(shù)量,一般以每升水消耗氧的毫克數(shù)來表示,是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基本綜合指標(biāo)?;瘜W(xué)需氧量能夠真實(shí)反映水中受還原性物質(zhì)的污染程度,這些物質(zhì)包括亞硝酸鹽、有機(jī)物、硫化物、亞鐵鹽等,但是對(duì)于一般用水以及廢水來說,其中的無機(jī)還原性物質(zhì)的數(shù)量其實(shí)并不高,但是被有機(jī)物污染是常見的,所以COD可以作為有機(jī)物相對(duì)含量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。當(dāng)水中的有機(jī)物在被分解過程中,會(huì)使水中的溶解氧消耗。當(dāng)水中的溶解氧被完全消耗干凈,此時(shí)水中的厭氧菌就會(huì)開始工作,這就會(huì)使得水體變質(zhì)、發(fā)臭,最終導(dǎo)致環(huán)境的惡化。所以,COD的數(shù)值就可以表示水體受污染的程度,數(shù)值越大,則水體污染越嚴(yán)重。COD指標(biāo)近幾年正在不斷下降,這就表示我們周圍的水環(huán)境正在變得越來越干凈、清澈。
COD在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀是廢水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一種,COD(化學(xué)需氧量)是國(guó)家環(huán)??偩謱?duì)污染源實(shí)行在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。到目前為止,COD自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)的廢水監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)起到了重要的作用性。本文主要依據(jù)JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示、JJG 1012-2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程,對(duì)化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的主要參數(shù)進(jìn)行了不確定度的分析和評(píng)定。
1、測(cè)量方法
根據(jù)JJG 1012-2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程,環(huán)境條件要求溫度為5°C~40°C,濕度要求為不大于90%RH,被測(cè)對(duì)象為化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為50mg/L,150mg/L,500mg/L的COD溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),其稀釋后的不確定度應(yīng)不大于3%(k=2)。對(duì)儀器示值誤差的檢定要求是分別使用50mg/L,150mg/L,500mg/L的COD標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量,選用COD標(biāo)準(zhǔn)溶液,按儀器說明書的要求,待儀器穩(wěn)定運(yùn)行后,依次導(dǎo)入質(zhì)量濃度為50mg/L,150mg/L,500mg/L的COD標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行測(cè)量。每次溶液連續(xù)測(cè)量3次,按公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量值的平均值和COD溶液的標(biāo)準(zhǔn)值之差,取示值誤差中最大計(jì)算值為儀器的示值誤差。由于JJG 1012-2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程規(guī)定,50mg/L,150mg/L,500mg/L濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以用基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀配制,然后用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)100mg/L進(jìn)行驗(yàn)證的方法來證明其溯源性,因此需進(jìn)行的不確定度評(píng)定變換為對(duì)稱重配制溶液過程的不確定度評(píng)定。
2、數(shù)學(xué)模型
稱重配制溶液濃度的數(shù)學(xué)表示:
示值誤差的數(shù)學(xué)表示:
將以上二式合并整理得:
式中:ΔC——示值誤差
C——儀器測(cè)量相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的示值平均值
f——鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)化為COD質(zhì)量濃度的系數(shù),為
CS——經(jīng)稀釋的工作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度(mg/L),
G——稱取鄰苯二甲酸氫鉀的重量(mg),
V0——配制原標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的體積(L),
VS0——稀釋所需原標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的體積(ml),
VS——稀釋后工作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定容體積(ml)。
3、不確定度來源分析
用基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀配制過程為,鄰苯二甲酸氫鉀:基準(zhǔn)試劑級(jí),用前需在105度烘至恒重.用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液配置,由于每克鄰苯二甲酸氫鉀的理論CODcr值為1.176g,所以,溶解0.4251g鄰苯二甲酸氫鉀于重蒸餾水中,轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶,用重蒸餾水稀釋至標(biāo)線,使之成為500mg/L的CODcr標(biāo)準(zhǔn)溶液.就可以稀釋成100mg/L了。其中涉及到了基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀、稱重儀器、容量?jī)x器等等,所以不確定度的主要來源有:示值重復(fù)性引入的不確定度,標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,稱重帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液用玻璃量器帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度等等。上述數(shù)學(xué)表達(dá)式已經(jīng)涵蓋了各參數(shù),因此測(cè)量不確定度的來源可從各參數(shù)中獲得。其中基準(zhǔn)試劑的純度≥99.9%,其不確定度可不予考慮。
4、不確定度的評(píng)定
由式 進(jìn)行偏導(dǎo),然后換算為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,得:
即:
依照上述公式,對(duì)各參數(shù)進(jìn)行列表,可得各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下表:
5、擴(kuò)展不確定度
50mg/L測(cè)量點(diǎn):Urel=2.2% (k=2)
150mg/L測(cè)量點(diǎn):Urel=1.6% (k=2)
500mg/L測(cè)量點(diǎn):Urel=0.7% (k=2)
6、結(jié)束語
本文主要根據(jù)JJG 1012-2006化學(xué)需氧量(COD)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀檢定規(guī)程,通過數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行不確定度的來源分析,經(jīng)驗(yàn)證,本裝置測(cè)量不確定度評(píng)定合格,且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
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