基于CODCr快速消解分光光度法在污水檢測中的應(yīng)用

＊黃煜超

（泉州臺商投資區(qū)惠南污水處理有限公司 福建 362122）

引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類對于污水排放標準越來越高，對水質(zhì)和水環(huán)境質(zhì)量要求也不斷提高，因此處理廢水中所含物質(zhì)的方法就顯得愈發(fā)重要。其中最為有效的是快速、簡便地檢測出污泥中含有哪些有害重金屬離子。本文主要對水質(zhì)檢測中污水中的CODCr測定工作進行分析，為污水檢測的相關(guān)研究提供參考。

1.探究CODMn和CODCr應(yīng)用重鉻酸鉀法的測試原理方法

在探究化學需氧量的測試方法中，通過分析CODMn（主要是歐美等大多數(shù)國家廣泛應(yīng)用）和CODCr（日本用于清潔水樣的測試），共有100多年的歷史。從20世紀60年代開始，全球環(huán)境污染問題日逐嚴重，從客觀來說可以通過COD檢測污水的污染物測試程度，進一步探究了化學需氧量的測試更新步伐。由于環(huán)境污染物的種類較多且濃度低，運用常規(guī)的檢測方法，速度較慢，而且耗費勞動力。在此基礎(chǔ)上，通過相關(guān)的檢測技術(shù)及檢測儀器及裝備的全面提升，促成環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的綜合環(huán)境治理能力標準，強化環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域迫在眉睫。基于CODCr是重鉻酸鉀法的原理方法，在一定量的重鉻酸鉀法催化劑作用下，在強酸性溶液中測試氧化水樣的還原性物質(zhì)反應(yīng)，適量的重鉻酸鉀試亞鐵靈為指示劑，并且使用硫酸亞鐵銨對其標液回滴，觀察溶液的顏色是否有變化（黃色經(jīng)藍綠色，至紅褐色，即為滴定終點），此時測試硫酸亞鐵胺的標準溶液用量。

目前國內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，通過評價水體化學需氧量COD的污染程度。在傳統(tǒng)的重鉻酸鉀法CODCr基礎(chǔ)上，通過廣泛采用COD的標準測定方法。但由于這種方法的周期分析較長，能耗較高，所使用的銀鹽、汞鹽及鉻鹽，會對環(huán)境造成二次污染。因此近年來，通過快速廣泛應(yīng)用分光光度法，以及加快CODCr測定儀的研制開發(fā)，不斷提升環(huán)境監(jiān)測污水的有效方法。

一是，推出的重鉻酸鉀法CODCr公式如下：

在實驗過程中，儀器需準備好消解管、消解儀及分光光度計、容量瓶、玻璃棒、滴管、移液管和燒杯等，同時準備好標準重鉻酸鉀法溶液、鄰苯二甲酸氫鉀實驗藥品，同時輔助實驗的藥品還有蒸餾水、濃硫酸、硫酸（1+9）溶液、去離子水、10g/L硫酸銀—硫酸溶液、0.24g/L硫酸汞溶液等。實驗要保證的條件，通過選取高量程控制測定上限1000mg/L的COD標準系列的溶液，控制COD的值分別為100mg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L。根據(jù)公式，對其進行高量程COD標準系列溶液的試驗，確定重鉻酸鉀的標準溶液濃度為c（1/6 k2Cr2O7）=0.5mol/L。分析高量程COD的標準，應(yīng)在600±20nm波長處，通過分析蒸餾水為參比溶液，同時用分光光度計進行測定相應(yīng)的吸光度值。此時需要高度重視通過使用溶液COD值，對其測定吸光度值，通過減去空白試驗測定的吸光度值的差值，繪制標準曲線。

二是實驗步驟：通過配置溶液，配置鄰苯二甲酸氫鉀COD中的標準儲備液，COD值為5000mg/L，并且在105℃至100℃下進行干燥至恒重后，通過實驗稱取2.1274g鄰苯二甲酸氫鉀溶于250mg/L的水中，轉(zhuǎn)移此溶液放置到500mL容量的瓶中。配置COD標準貯備液，分別取0.00mL、5.00mL、10.00mL、20.00mL、30.00mL、40.00mL、50.00mL的鄰苯二甲酸氫鉀COD標準貯備液，且用水稀釋至標線，搖勻后待用。細化分析CODCr測試的步驟，取20mL原樣或稀釋水樣，加入了HgSO40.4g，經(jīng)過搖勻后，對其加入0.25mol/L K2Cr2O710mL，沸石數(shù)粒后進行混勻，回流裝置，觀察自冷凝管上口的狀態(tài)，加入H2SO4-Ag2SO430mL，再次進行搖勻，分析回流加熱2h后冷卻的狀態(tài)。再對自冷凝管上口加入80mL水至實驗反應(yīng)瓶中，然后取出錐形瓶，對其加入試亞鐵靈3滴，同時用0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2滴定，觀察溶液由藍綠色變?yōu)榧t棕色顯示的終點，得出公式如下：

通過測試分析溶液COD值，對應(yīng)測定的吸光度值，再通過減去空白的測試測定出來吸光度值的差值，最后進行繪制標準的曲線。

2.快速消解分光光度法的原理及檢測機理

快速消解分光光度法是一種很有前途的檢測方法。其原理就是在測定物質(zhì)中有無定量或少量微量元素時，用原子化器將待測樣品中所含被測物改變?yōu)槌?shù)，再利用共振吸收光譜儀、熒光分析和反演技術(shù)來確定它們之間存在著什么聯(lián)系。

快速消解分光光度法是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種方法，它利用化學試劑，在一定條件下，使溶液中各組分進行分解、凝聚和分離來測定其含量。該儀器使用了比較多的氧化還原劑（一般為活性炭）。由于氧化劑與待測物質(zhì)直接反應(yīng)生成原子序數(shù)而產(chǎn)生原子熒光光譜；當待測物被加熱時形成分子狀態(tài)結(jié)構(gòu)不同顏色不一致的氧化物分光光度計然后分析其強度，可以得出待測物質(zhì)的化學成分?？焖傧夥止夤舛确ㄊ怯帽容^少的氧化還原劑（通常為碳、硅）與氧化劑進行反應(yīng)生成原子熒光光譜。當溶液被加熱時，在一定條件下將氧溶解成氧氣后測定樣品中元素含量；根據(jù)不同底物所含鍵能和吸收值確定化合物結(jié)構(gòu)及分析方法等，并通過對物質(zhì)分離來檢測其性質(zhì)變化量。

3.基于CODCr快速消解分光光度法的應(yīng)用試驗

(1)取樣試劑

以某工廠污水為例，選擇其中不同的排放地點展開綜合性分析，分別記為總排放口、厭氧、污水總進口、電脫鹽、濃水、污水緩沖罐、催化劑D-201，主要監(jiān)測目標是該工業(yè)污水的CODCr含量。隨著城市化水平不斷提高，工業(yè)廢水和生活污水不斷增加，污水水體呈現(xiàn)出了復(fù)雜的狀態(tài)，想要進一步明確其中各污染物的含量，還需要對具體的檢測方法進行確定。在實際監(jiān)測過程中采用快速消解分光光度法展開對比分析，分別對污水中的CODCr含量進行檢測，利用美國哈希公司DR2800分光光度計和美國哈希公司DRB200消解儀進行試驗，該設(shè)備的一體化程度較高，結(jié)構(gòu)可靠，誤差概率較低，不會影響最終的檢測結(jié)果。最為關(guān)鍵的是，在實際應(yīng)用過程中，性能較優(yōu)、運維費用較低，能夠?qū)崿F(xiàn)在線自動檢測。另外，這種設(shè)備能夠?qū)ξ廴疚矬w進行回收處理，不會對環(huán)境造成二次污染，也不會出現(xiàn)管路堵塞或者漏液的情況。

(2)試驗方法

用移液管將2.0mL的樣品精確地取出，然后倒入COD預(yù)制管試管中，旋緊瓶蓋，充分攪拌。然后放到預(yù)熱的溶出槽中，在165℃的加熱條件下，溶解樣品20min后取出，搖晃，放在試管架上，待溫度降到室溫，用分光光度計測定吸收率，并作空白試驗。

除了和重鉻酸鉀法進行對比分析之外，還對不同的消解溫度、消解時間進行縱向?qū)Ρ?，找到最?yōu)的參數(shù)數(shù)據(jù)指標，完成標準曲線繪制。采用移液管，從不同濃度梯度的COD標準溶液和2mL超純水中取出，放入消解管，加入2mL溶解液，加熱溶解。在完全溶解后，用空氣冷卻2min，然后放入水靜置2min待其冷卻，然后在600nm波長下測定吸光度，然后畫出標準曲線[1]。

4.基于CODCr快速消解分光光度法的試驗結(jié)果

(1)快速消解分光光度法的結(jié)果分析

從相對標準偏差來看，快速消解分光光度法的檢測精度較高，無論是溫度控制還是消解數(shù)量和消解時間都具有實際的優(yōu)勢。表1～表3分別為具體的結(jié)果數(shù)據(jù)，從上述數(shù)據(jù)中能夠看出，快速消解分光光度法滿足實際檢測需求，具有等效性。但從表4～表5數(shù)據(jù)來看，快速消解分光光度法會受到氯離子的影響，出現(xiàn)一定的誤差。因此，還需要結(jié)合具體的數(shù)據(jù)對相應(yīng)的參數(shù)指標進行優(yōu)化?？焖傧夥止夤舛确ǔＳ糜趹敉獗O(jiān)測、環(huán)境檢測等污水檢測項目中，因此需要打造出多種不同的指標參數(shù)方案，提高快速消解分光光度法的適用性[2]。

表1 快速消解分光光度法標準樣品對比試驗監(jiān)測測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

表2 重酪酸鉀法的試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)

表3 快速消解分光光度法實際水樣對比試驗監(jiān)測測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

表4 氯離子濃度為500mg·L-1時COD含量

表5 氯離子濃度為2000mg·L-1時COD含量

續(xù)表

(2)快速消解分光光度法的檢測分析

從目前來看，快速消解分光光度法污水情況檢測工作對技術(shù)操作要求較高，必須要打造出一套完整的溫度檢測系統(tǒng)，確保檢測精度和誤差在允許范圍內(nèi)。從污水檢測本身來看，根據(jù)不同的污水檢測對象，在檢測細節(jié)上存在一定的問題，還需要定期展開污水檢測分析，從而明確污水處理本身的情況，確保污水治理工作質(zhì)量能得到真正提高。一套完整的快速消解分光光度法在實際應(yīng)用過程中，可能會出現(xiàn)諸多問題，這就需要加強對污水檢測的檢出限和精密度展開評定分析。結(jié)合具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容，完成相應(yīng)的校驗工作，確保檢測方法的實際應(yīng)用效果。從實際應(yīng)用效果來看，快速消解分光光度法在實際應(yīng)用過程中，可能會受到多方面因素的影響，檢出限和精密度都可能會出現(xiàn)波動，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情況對快速消解分光光度法中的參數(shù)數(shù)據(jù)進行調(diào)整和優(yōu)化，避免污水檢測結(jié)果出現(xiàn)問題。在實際檢測過程中發(fā)現(xiàn)，基于CODCr快速消解分光光度法的精密度達到了0.512%，檢出限數(shù)值為8.54mg·L-1，在加標回收試驗監(jiān)測中的數(shù)據(jù)來看，加標回收率可以達到96.83%～97.46%，滿足污水檢測要求，而且該方法的標準曲線線性度較高，具有一定的推廣價值。水環(huán)境中污水中的CODCr物質(zhì)過多，會產(chǎn)生較大的污染，全面落實污水中的CODCr物質(zhì)檢測對生態(tài)環(huán)境治理而言具有重要的作用和意義。但是在實際檢測過程中，污水中的CODCr物質(zhì)檢測會受到很多因素的影響，必須要對相關(guān)參數(shù)指標進行控制，否則檢測數(shù)據(jù)不具備參考性，無法為實際工作提供參考。通過本文證明，在利用快速消解分光光度法對污水情況檢測工作的過程中，通過科學控制消解時間，保證水樣質(zhì)量，可以有效消除這一誤差，提高監(jiān)測工作的準確性[3]。

(3)快速消解分光光度法的總結(jié)分析

CODCr快速消解分光光度法是目前最成熟和應(yīng)用最多的一種光譜分析方法，其具有較高靈敏度，可用于對被測水樣進行快速檢測。在實驗條件下使用不同型號的穩(wěn)態(tài)光源及相同功率、時間間隔等參數(shù)來測定待測量物中總濃度、峰外強度的關(guān)系曲線和光譜圖上的元素，反映出具體成分含量，并對其進行分析比較得出結(jié)果。由于COD曲線的復(fù)雜程度較高，在實際應(yīng)用中，還需對其進行一定處理，才能得到準確結(jié)果。

5.結(jié)束語

綜上所述，基于CODCr快速消解分光光度法在污水檢測中應(yīng)用效果突出，準確性、精密性較高，滿足現(xiàn)階段檢測技術(shù)規(guī)范化要求。從實際應(yīng)用效果來看，不僅可以節(jié)省污水檢測分析時間，誤差影響因素得到了有效控制，值得大范圍推廣應(yīng)用。更為關(guān)鍵的是，基于CODCr快速消解分光光度法本身所需要的樣品量相對有限，成本較低，可以實現(xiàn)大批量的含量測定。