水中化學(xué)需氧量(COD)測定實驗方案優(yōu)化研究

王杰

摘 要：化學(xué)需氧量（COD）測定實驗是水環(huán)境檢測分析和研究工作中十分重要的內(nèi)容。為了提高該項目測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，本文對基礎(chǔ)測定實驗方法重鉻酸鉀法進(jìn)行了優(yōu)化，以降低實驗測定過程中可能造成的污染風(fēng)險，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升檢測效率。供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)需氧量;實驗方法;實驗優(yōu)化

1引言

水環(huán)境中的化學(xué)需氧量檢測（COD檢測）是水環(huán)境監(jiān)測、分析和研究工作中的一個重要指標(biāo)。它是以水體環(huán)境中含有的還原性物質(zhì)所消耗的氧化物的量來進(jìn)行判定的，測量單位為mg/L，從一定程度上COD指標(biāo)可以對所測的水體環(huán)境中受到還原性污染程度進(jìn)行定性和定量的評價[1]。在常見的水環(huán)境工作中，COD檢測項目必不可少。如今我國的水資源管理法規(guī)日益完善，水污染物排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，對于COD測定實驗也有了更高的要求。為此，本文對這一測定實驗進(jìn)行了研究，以推動COD測定工作的準(zhǔn)確性和可靠性。

2水中化學(xué)需氧量（COD）測定主要方法分析

當(dāng)前，我國大多數(shù)企業(yè)和機(jī)構(gòu)對于水環(huán)境COD測定采用的主要方法方法還是重鉻酸鉀法[2]。該方法主要參考依據(jù)為HJ828—2017版的COD測定法，具有較好的準(zhǔn)確性，同時能夠保障結(jié)果具有良好的重現(xiàn)性，可以使用與大多數(shù)的水環(huán)境，在在水環(huán)境中COD值為30mg/L～700mg/L范圍內(nèi)均有較好的應(yīng)用體現(xiàn)。隨著技術(shù)進(jìn)步，尤其是在當(dāng)下生態(tài)環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的理念下，重鉻酸鉀測定法也暴露出其應(yīng)用的弊端，即在分析測定的過程中需要使用有毒試劑，容易引發(fā)水樣品的二次污染，這就與當(dāng)前我國環(huán)?？沙掷m(xù)的發(fā)展理念相違背。為此，在水樣品COD測定實驗中，往往會避免使用有毒試劑，盡可能采用無毒試劑進(jìn)行測定，其中最為常見的方法是利用酸性高錳酸鉀來進(jìn)行水樣COD測定。酸性高錳酸鉀測定法操作簡便，而且不使用有毒試劑，避免了二次污染的問題。但是上述方法的不足之處在于高錳酸鉀的氧化性能稍遜與重鉻酸鉀，因此在COD測定結(jié)果上往往會出現(xiàn)精確度降低的現(xiàn)象，這種結(jié)果仍舊不能滿足水樣品COD測定工作的實際需求。為了保障測定結(jié)果的準(zhǔn)確度，較好的方法是采用重鉻酸鉀法，并對其進(jìn)行方案優(yōu)化，以減少有毒試劑，避免二次污染。重鉻酸鉀COD測定法參考HJ828—2017版的相關(guān)內(nèi)容，即在強(qiáng)酸性環(huán)境下，重鉻酸鉀溶液進(jìn)行升溫回流，然后以重鉻酸鉀為氧化劑，借助硫酸銀催化劑，使水樣中的還原性物質(zhì)被充分氧化，之后在指示劑試亞鐵靈的顯色作用下標(biāo)定待測水樣中多余未反應(yīng)完全的重鉻酸鉀，通過標(biāo)定指示反應(yīng)的重鉻酸鉀濃度來間接得到水樣中含有的還原性物質(zhì)，計算得到水樣中的COD值。

3水中化學(xué)需氧量（COD）測定實驗方案的優(yōu)化方法

考慮到水樣COD測定實驗采用的重鉻酸鉀法中會使用到有毒試劑，因此在確保實驗測定結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上進(jìn)行實驗優(yōu)化，提高反應(yīng)效率，避免二次污染。

一方面，盡可能縮減還原反應(yīng)的時間。傳統(tǒng)的重鉻酸鉀測定法中，氧化劑需要升溫，通常加熱時間為120分鐘。但是從實際操作情況來看，在確保氧化劑溫度保持的情況下，加熱時間有縮減的余地。實驗人員將還原反應(yīng)時間依次縮減，從120分鐘開始，依次對90分鐘、60分鐘和30分鐘進(jìn)行實驗，檢驗縮短還原反應(yīng)時間后水中化學(xué)需氧量測定結(jié)果是否存在明顯的差異。實驗結(jié)果表明，還原時間縮短為90分鐘、60分鐘和30分鐘對需氧量測定結(jié)果未造成明顯的差別。繼續(xù)縮短反應(yīng)時間，從30分鐘開始，對30分鐘、20分鐘進(jìn)行實驗，檢驗縮短還原反應(yīng)時間后水中化學(xué)需氧量測定結(jié)果是否存在明顯的差異。實驗結(jié)果表明，反應(yīng)時間從30分鐘縮短為20分鐘時，化學(xué)需氧量測定結(jié)果出現(xiàn)明顯的降低，很可能是反應(yīng)時間過短造成反應(yīng)不充分。因此，為了提高加熱頻率，將反應(yīng)加熱時間縮短為30分鐘，此時既可以保障水中COD測定結(jié)果與傳統(tǒng)方法的測定結(jié)果差異不大，又能夠提高測定效率。為了進(jìn)一步保障在30分鐘內(nèi)完成加熱和消解的過程，實驗人員可以引入微波促消解、開管消解等方法。通過上述優(yōu)化方案，不僅能夠減少測定實驗消耗的電能，同時也減少冷凝水消耗，可大大提高實驗效率。

另一方面，盡可能避免實驗引發(fā)的二次污染。傳統(tǒng)測定方法中，為了減少水樣中存在的氯離子對測定結(jié)果造成的干擾，采用的方式是加入硫酸銀或硫酸汞，但是考慮到這類試劑有毒，因此給實驗過程和環(huán)境引入了很多的不安全性。從環(huán)保的思路考慮，盡快少用或不用硫酸銀或硫酸汞。在實驗中加入硫酸，利用濃硫酸來促進(jìn)水樣中的氯離子先發(fā)生氧化反應(yīng)使其大部分或全部轉(zhuǎn)變?yōu)槁葰?，如果水樣中剩余較少的氯離子再利用少量的硫酸銀來進(jìn)行干擾去除。通過對水樣中含有的氯離子與水樣COD測定值之間的關(guān)系對比實驗分析發(fā)現(xiàn)：在不同的氯離子濃度條件下，隨著氯離子濃度的增加，水樣中COD測定值也隨之增加，結(jié)果與氯離子濃度成正相關(guān)關(guān)系;而在同樣的氯離子濃度條件下，水樣中COD測定值不會因為是否加入硫酸銀或硫酸汞而發(fā)生較大的變化;水樣中的氯離子與COD測定值的當(dāng)量關(guān)系為：1毫克氯離子～0.226mgCOD。這一實驗結(jié)果表明，水樣中的氯離子干擾測定可以通過硝酸銀溶液進(jìn)行滴定或者采用電極法進(jìn)行測定，可以避免使用硫酸汞，因此可避免COD測定實驗引入二次污染的問題。因此，COD測定實驗具體優(yōu)化方案如下：向水樣中加入重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用沸石或玻璃珠促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)程，將待測裝置連接回流冷凝管，然后向冷凝管中加入硫酸溶液，之后持續(xù)均勻搖晃反應(yīng)裝置直到內(nèi)部溶液沸騰，回流10分鐘后進(jìn)行裝置冷卻，之后加入硫酸銀加熱反應(yīng)后回流并用冷凝水對管壁殘存進(jìn)行沖洗，反應(yīng)溶液冷卻后進(jìn)行試亞鐵靈顯色反應(yīng)，采用硫酸亞鐵進(jìn)行滴定，直到溶液最終變?yōu)榧t褐色為止，此時記錄滴定用的硫酸亞鐵溶液的體積。水樣中含有的氯離子干擾測定采用硝酸銀滴定法，將水樣的pH值調(diào)節(jié)到7，然后利用鉻酸鉀作為指示劑，用事先配好的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液對水樣進(jìn)行滴定，隨著水樣溶液中產(chǎn)生鉻酸銀沉淀的增多，溶液呈現(xiàn)黃紅色，當(dāng)紅色沉淀不再消失時停止滴定，并記錄硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積。該實驗方案中，操作人員需要注意的幾個關(guān)鍵點是：同時設(shè)定空白對照;實驗過程中選用的實驗容器不能是聚丙烯塑料材質(zhì)的;水樣在回流的過程中應(yīng)做到冷凝充分，減少水樣中待測有機(jī)物的揮發(fā);當(dāng)進(jìn)行重復(fù)實驗時應(yīng)對重新校正硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，以確保COD測定實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性[3]。

4結(jié)語

對于水環(huán)境中化學(xué)需氧量的測定，目前的方法仍舊存在一些不足之處。結(jié)合工作經(jīng)驗，本文對重鉻酸鉀測定COD的方法進(jìn)行了優(yōu)化，實驗結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，同時操作簡便，對環(huán)境危害小，值得參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]化學(xué)需氧量測定方法綜述，邢竹，《中國科技信息》，2010（15）

[2]重鉻酸鉀法化學(xué)需氧量，劉清燕，慕東紅，陳慧霞，《黑龍江科學(xué)》，2014（09）

[3]淺談化學(xué)需氧量測定中的注意事項，解成巖，《黑龍江環(huán)境通報》，2019（3）