高氯污水COD測定的影響因素分析

韋景文

(廣西田東錦盛化工有限公司，廣西 田東 531500)

在國家對環(huán)保問題的高度重視下，污水COD達(dá)標(biāo)排放已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的重要課題。氯堿行業(yè)氯離子質(zhì)量濃度有時(shí)高達(dá)30 g/L，同時(shí)存在大量鈣離子等。筆者對氯離子、鈣離子、加純水量等因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究分析。

1 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取均勻樣品5.00 mL于消解罐中，加入一定量的硫酸汞(AR)，在水平面上充分搖勻，移取5.00 mL濃度為0.200 mol/L的重鉻酸鉀消解液到罐里，并充分搖勻，再加入5.0 mL催化劑硫酸—硫酸銀溶液并搖勻，蓋上消解罐蓋子旋緊，按照儀器說明書計(jì)算時(shí)間利用微波消解儀一次性進(jìn)行消解。消解完后，拿出消解罐進(jìn)行冷水浴，待罐內(nèi)液體冷卻至室溫時(shí),將消解罐內(nèi)溶液轉(zhuǎn)移至250 mL的錐形瓶中。用純水分別沖洗消解罐及蓋的內(nèi)壁，將沖洗液全部轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，再加入2～3滴試亞鐵靈指示劑，用濃度為0.1 mol/L的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)翠綠色至恰好亮紅褐色為終點(diǎn)。同一組試驗(yàn)須同時(shí)做空白試驗(yàn)，樣品用純水代替。計(jì)算公式如下[1]。

其中：ρ(COD)為樣品COD的測定值，mg/L；V0為空白滴定用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，mL；V1為樣品滴定所用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，mL；c為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定濃度值，mo1/L；16為氧的摩爾質(zhì)量，g/mol；V2為樣品體積，mL。

2 結(jié)果與影響因素分析

2.1 氯離子含量對硫酸汞掩蔽效果的影響[2]

樣品溶液主成分為NaCl，其中無鈣離子存在，即ρ(Ca2+)=0 mg/L，ρ(COD標(biāo)準(zhǔn)值)=100 mg/L，只含有氯離子，完全掩蔽氯離子的硫酸汞加入量試驗(yàn)的數(shù)據(jù)及結(jié)果如表1所示。由表1可見：無鈣離子存在，只有氯離子存在的情況下，硫酸汞的加入量對氯離子的掩蔽效果比較明顯。硫酸汞的加入量不夠時(shí)不足以與氯離子發(fā)生絡(luò)合達(dá)到掩蔽效果。多余的氯離子與重鉻酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氯氣等，消耗了一部分的重鉻酸鉀消解液，從而導(dǎo)致COD測定結(jié)果虛高。

表1 完全掩蔽氯離子的硫酸汞加入量試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果Table 1 Testing data and results of the amount of mercury sulfate for fully masking chloride ion

硫酸汞與氯離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的方程式如下。

試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸汞與氯離子的量呈一定的線性關(guān)系(如圖1所示)。

圖1 硫酸汞與氯離子的量的線性關(guān)系圖Fig.1 Linear relationship between mercury sulfate amount and chloride ion amount

由圖1可見：硫酸汞加入量與掩蔽氯離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程為：

y=19 600x+280，r2=0.999 6。

r2與1非常接近。硫酸汞加入量∶掩蔽氯離子量≈10∶1。

硫酸汞的加入量越高，可以掩蔽氯離子的含量越多。故在只有氯離子在，鈣離子不存在情況下，測定COD前應(yīng)測定樣品中氯離子含量，根據(jù)氯離子含量計(jì)算出需要加入的硫酸汞的量，這樣使得檢驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.2 鈣離子含量對硫酸汞掩蔽效果的影響

樣品溶液主成分為NaCl和CaCl2，ρ(COD標(biāo)準(zhǔn)值)=50 mg/L，在氯離子和鈣離子同時(shí)存在的情況下，ρ(Cl-)=2 200 mg/L，鈣離子含量對硫酸汞掩蔽氯離子效果影響的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 鈣離子含量對硫酸汞掩蔽氯離子效果的試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Testing data of the effect of calcium content on mercury sulfate masking chloride ion

由表2可見：有鈣離子、氯離子一定量存在情況下，鈣離子的含量直接影響硫酸汞的加入量。硫酸汞的加入量不夠的情況不足以與氯離子發(fā)生絡(luò)合達(dá)到掩蔽效果。因?yàn)殁}離子與硫酸汞發(fā)生反應(yīng)，消耗掉了硫酸汞的，從而導(dǎo)致沒有足夠的硫酸汞來與氯離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)達(dá)到徹底掩蔽效果，會使得COD測定結(jié)果偏高，硫酸汞與鈣離子的反應(yīng)方程式：

試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸汞與鈣離子的量呈一定的線性關(guān)系(如圖2所示)

圖2 硫酸汞與鈣離子的量的線性關(guān)系圖Fig.2 Linear relationship between mercury sulfate amount and calcium ion amount

由圖2可見：在樣品中氯離子=2 200 mg/L的體系里，硫酸汞加入量所掩蔽氯離子能力效果與樣品中鈣離子的含量呈一定的線性關(guān)系,標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程為：

y=19 200x-680，r2=0.998 3。

r2與1非常接近。鈣離子越高，消耗硫酸汞的量越多。

2.3 消解后轉(zhuǎn)移加純水潤洗量對COD測定的影響

樣品溶液ρ(COD標(biāo)準(zhǔn)值)=100 mg/L，消解后轉(zhuǎn)移時(shí)，對標(biāo)樣ρ(Cl-)=6 200 mg/L、ρ(Ca2+)=0 mg/L，加入0.3 g硫酸汞進(jìn)行潤洗消解罐純水用量試驗(yàn)，測試結(jié)果如表3所示。

表3 潤洗消解罐純水用量試驗(yàn)的數(shù)據(jù)及結(jié)果Table 3 Testing data and results of pure water amount for rinsing digestion tank

由表3可知：水量不夠使得溶液渾濁，影響了終點(diǎn)判定，測定結(jié)果數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；直到加夠50 mL水后，分析數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定準(zhǔn)確。故消解后，轉(zhuǎn)移時(shí)用純水潤洗消解罐的量要達(dá)到50 mL以上，確保溶液清澈透明。

3 總結(jié)

(1)建立合適方法，可對COD準(zhǔn)確測定。利用氯堿高氯污水進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)分析，根據(jù)以上研究合適方法測定, 樣品中ρ(COD標(biāo)準(zhǔn)值)=100 mg/L，ρ(Cl-)=21 253 mg/L，ρ(Ca2+)=10 126 mg/L，HgSO4加入量為1 g，稀釋2倍，測試數(shù)據(jù)如表4所示。一般氯堿污水可將氯離子的質(zhì)量濃度稀釋到10 g/L、Ca2+的質(zhì)量濃度稀釋到5 g/L，加入1 g硫酸汞，測定加標(biāo)回收度可達(dá)98.9%～102.9%。在測定高氯污水樣品前應(yīng)先判斷其成分，測定氯離子、鈣離子含量，然后計(jì)算所要加入的硫酸汞的量(y=19 600x+280，y=19 200x-680)，必要時(shí)稀釋樣品，因硫酸汞為劇毒品，恰好的使用量可減少硫酸汞的危害。消解出來一定要用同體積的純水(50 mL以上)潤洗至溶液清澈透明，其他步驟同上，可以精確測定COD值。

表4 采用適當(dāng)方法測定COD的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果Table 4 Testing data and results of COD determination by an appropriate method

(2)COD測定耗時(shí)大幅度減少，同時(shí)保證了檢驗(yàn)準(zhǔn)確度。

以上試驗(yàn)采用微波消解法，測定單個(gè)樣品耗時(shí)約為40 min，較國標(biāo)法(回流法)4 h整整減少了3 h 20 min。另外，消解法可以同時(shí)消解約6個(gè)樣品，同一時(shí)間段樣品量越大，顯現(xiàn)檢測速度的效果就越明顯，大大提高了檢測效率。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)HJ 828—2017《水質(zhì)化學(xué)需氧量測定重鉻酸鹽法》(環(huán)境保護(hù)部，2017-05-01)中的“7 儀器和設(shè)備7.2 加熱裝置：電爐或其他等效消解裝置” 規(guī)定，可以采用其他等效消解裝置，故該試驗(yàn)方法是可行的。如此，既滿足國標(biāo)，又保證準(zhǔn)確度，提高工作效率，確保不因檢測問題阻滯企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。