微波消解法測定化學(xué)需氧量

馮傳云 李成芳 山東省荏平縣環(huán)保局

微波消解法測定化學(xué)需氧量

馮傳云 李成芳 山東省荏平縣環(huán)保局

本試驗(yàn)通過微波消解法對有機(jī)物進(jìn)行降解，然后測定該水樣的吸光度，通過吸光度和剩余Cr6+濃度之間的關(guān)系，間接測定化學(xué)需氧量。確定了試驗(yàn)的最佳條件為：微波消解功率520 W，消解時(shí)間 4 min，濃硫酸的體積與試樣總體積的比為1:2，無須催化劑。該方法具有操作簡單，測定快速等優(yōu)點(diǎn)。對模擬廢水的加標(biāo)回收率在101.50%～115.05%之間。

微波消解；吸光度；化學(xué)需氧量

引言

化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，簡稱COD) 是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中的還原性物質(zhì)（主要是有機(jī)物）所消耗氧化劑相對應(yīng)的氧的質(zhì)量濃度，它是表示水中有機(jī)污染程度的指標(biāo)之一[1]。水體中的有機(jī)物污染很普遍，因此COD成為有機(jī)物相對含量的指標(biāo)之一，也是環(huán)保監(jiān)測的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

目前，國內(nèi)COD的測試方法主要是高錳酸鉀法(CODMn)和重鉻酸鉀法(CODCr)。CODCr多用于工業(yè)廢水和生活污水的分析，是我國測定化學(xué)需氧量的標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法具有測定結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，但消耗大量的濃硫酸和價(jià)格昂貴的硫酸銀，為了消除氯離子的干擾，需加入硫酸汞加以掩蔽，硫酸汞毒性很大，而且分析時(shí)間較長[1]。近年來,快捷、省試劑、污染小、結(jié)果可靠的微波消解法測定COD,日益引起人們的重視。但由于使用聚四氟乙烯做消解管，造價(jià)昂貴，且消解完畢仍需標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵銨溶液回滴[2]。

本實(shí)驗(yàn)采用微波消解與光度法結(jié)合測定COD，在微波能量作用下，可加快分子運(yùn)動(dòng)速度，縮短消解時(shí)間[3],實(shí)驗(yàn)時(shí)間從原來的2～4 h 縮短到4 min；且省去催化劑，避免了對環(huán)境造成二次污染，降低試驗(yàn)成本。該法具有分析速度快，消解完全，操作簡便宜行，試劑用量少等特點(diǎn)，對于模擬廢水的COD測定，取得了滿意的結(jié)果。

1 儀器及試劑

1.1 儀器

λ-17型紫外-可見分光光度計(jì)（美國P-E公司）

1.2 試劑

所用試劑均為分析純試劑。

0.10 mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取120 ℃烘干2 h的K2Cr2O77.3545 g，用二次蒸餾水溶解并稀釋定容至250 mL。

0.10 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液：稱取19.6065 g (NH4)2Fe(SO4)2，加入10.0 mL濃硫酸，用二次蒸餾水稀釋定容至500 mL。每天標(biāo)定一次。

試亞鐵靈試劑：稱取0.7425 g鄰菲羅啉，0.3475 g FeSO4﹒7H2O于棕色瓶中，加去離子水50.0 mL。

COD=500 mg/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液：準(zhǔn)確稱取110 ℃烘干2 h的鄰苯二甲酸氫鉀0.2128 g，用二次蒸餾水稀釋定容至500 mL。

1000 mg/L Cl-溶液：稱取NaCl固體0.4120 g，用二次蒸餾水溶解，稀釋定容至250 mL。

Ag2SO4-H2SO4(1g-100mL)：準(zhǔn)確稱取Ag2SO40.5008 g，溶于50.0 mL濃硫酸中。

2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取3.0 mL COD=500 mg/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液于50 mL圓底燒瓶中，加入3.0 mL 0.05 mo/L的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液，6.0 mL濃硫酸。將燒瓶加塞密封，輕輕搖均，放置在微波爐內(nèi)，在功率為520 W下，消解4 min。取出后冷至室溫，準(zhǔn)確取出1.00 mL試液，定容至10 mL，用蒸餾水做參比，在波長為440 nm條件下，測定此溶液中剩余Cr6+的吸光度。

此外，兩文獻(xiàn)雖在地位上對等，但實(shí)際內(nèi)容和文體風(fēng)格都存在較大的差別，按本文分析結(jié)果，可以大致分屬政府文件和備稿演講兩個(gè)類別，并不能因其相似的地位而混為一談。作為《政府工作報(bào)告》英譯本，其語體風(fēng)格應(yīng)與原文看齊一致。政治翻譯必須緊扣原文，不得任意增刪。［6］(P20)而我國《政府工作報(bào)告》本身就具有政府文件至高無上的嚴(yán)肅性和正式性，而接近于備稿演講的《美國國情咨文》則需要有一定的演講特質(zhì)，這也反映了中美兩國不同的政治文化。一味地強(qiáng)調(diào)通過翻譯上的策略來拉近二者的語體風(fēng)格，縮小差異，筆者認(rèn)為這將使得譯文脫離原文文本特征，從而丟失本應(yīng)傳達(dá)的嚴(yán)肅性和正式性，以及中國特色的政治文化色彩。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 微波消解最佳條件選擇

微波加熱與傳統(tǒng)的加熱方式不同，微波具有很強(qiáng)的穿透力，有非常有效的瞬時(shí)深層加熱作用，其加熱是從內(nèi)到外進(jìn)行的[5]。

按照實(shí)驗(yàn)方法配置溶液，選定不同功率和微波消解時(shí)間，分別做5次平行測定。在功率為520 W 消解4 min 條件下，COD值為495.0 mg/L ；在功率為520 W 消解5 min 條件下，COD值為554.5 mg/L；在功率為650 W 消解4 min 條件下，COD值為561.4 mg/L。

從結(jié)果可以看出, 消解最佳條件為功率為: 消解功率520 W, 消解時(shí)間4 min。

3.2 酸的加入量

在重鉻酸鉀法測定化學(xué)需氧量中，加入的硫酸的量對氧化速度有很大的影響[4]。在上面所得出的消解條件下，不改變其他試劑加入量的情況下，加入不同體積的濃硫酸，進(jìn)行消解測定，分別做5次平行測定。

當(dāng)濃硫酸的加入量分別為3.0 mL 時(shí)，COD值為168.0 mg/L；當(dāng)濃硫酸的加入量為6.0 mL 時(shí)，COD值為495.0 mg/L；當(dāng)濃硫酸的加入量為8.0 mL 時(shí)，COD值為534.8 mg/L。

從結(jié)果可以得出，當(dāng)加入3.0 mL的濃硫酸時(shí)，結(jié)果偏低，消解不完全；當(dāng)加入6.0 mL的濃硫酸時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果理論值保持一致，誤差僅為1.00%；當(dāng)濃硫酸的加入量為8.0 mL時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果偏高而且不穩(wěn)定。所以本試驗(yàn)選擇濃硫酸的量為6.0 mL，即濃硫酸的體積體積與試樣總體積的比為1:2。

3.3 催化劑的影響

傳統(tǒng)的K2Cr2O7回流法，用Ag2SO4作催化劑，價(jià)格昂貴，且易造成貴金屬資源的浪費(fèi)。

在以上所得出的消解功率和消解時(shí)間條件下，即消解功率為520 W、消解時(shí)間為4 min，不改變其他試劑的加入量，加入6.0 mL Ag2SO4-H2SO4(1g-100mL)溶液，用來代替不加催化劑時(shí)的6.0 mL濃硫酸。溶液中其他試劑的加入量同上。分別做5次平行測定。加入Ag2SO4作催化劑，測得COD值為534.8 mg/L；不加催化劑，測得COD值為495.0 mg/L。

從測定結(jié)果可以得出：加催化劑的情況下，部分K2Cr2O7分解使得試驗(yàn)結(jié)果偏高；不加催化劑的情況下，試驗(yàn)結(jié)果與理論值保持一致。所以本試驗(yàn)不加銀鹽催化劑。

3.4 化學(xué)需氧量與吸光度的關(guān)系

用鄰苯二甲酸氫鉀溶液配制COD值分別為500 mg/L，400 mg/L，300 mg/L ，200 mg/L ，100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入燒瓶中，然后分別加入5.0 mL 0.05mo/L 的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液, 濃硫酸10.0 mL，在消解功率為520 W，消解時(shí)間為4 min條件下進(jìn)行消解，消解后，測出溶液在440 nm的吸光度A值 。

可以得到COD與A的關(guān)系式為COD=1981.71-3867.77×A,相關(guān)系數(shù)為-0.9951。

水樣測量

準(zhǔn)確移取1.0 mL COD=500 mg/L鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于燒瓶中，分別加入0.5 mL, 1.5 mL, 2.0 mL 500 mg/L葡萄糖溶液，試樣總體積不足5.0 mL的用二次蒸餾水補(bǔ)充 ，在消解功率為520 W、消解時(shí)間為4 min的條件下消解，測出溶液在440 nm的吸光度A值，然后利用COD與A的關(guān)系式得出對應(yīng)的COD值。所得結(jié)果見表1。

表1 水樣的測量結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本測定法可以用來測定COD。

氯離子的干擾

氯離子與重鉻酸根共存的情況下，加硫酸并加熱時(shí)能產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，有游離氯生成，從而降低了重鉻酸根濃度，使測定結(jié)果偏高。但由于在常規(guī)方法中有銀催化劑存在，對氯離子的干擾有一定的抑制作用[7]。本試驗(yàn)通過測定氯離子存在時(shí)溶液的吸光度，得出溶液的吸光度與氯離子濃度之間的關(guān)系式。

取COD= 500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀溶液4.0 mL ,分別加入濃度為1000 mg/L的氯離子溶液0.1 mL , 0.2 mL , 0.3 mL , 試樣總體積不足5.0 mL的加二次蒸餾水補(bǔ)充，然后加入5.0 mL 0.05 mol/L K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液, 10.0 mL濃硫酸。在微波功率為520 W，時(shí)間為4 min條件下消解，然后測出溶液的吸光度A值。

可以得到吸光度A和氯離子濃度之間的關(guān)系式為A=0.0013+3.25×10-4[Cl-]，其中[Cl-]＜300 mg/L。

4 結(jié)論

根據(jù)重鉻酸鉀在酸性介質(zhì)中氧化污水中的還原性物質(zhì)，從而測定污水的化學(xué)需氧量。本文利用微波做能源，在不加銀鹽催化劑的條件下進(jìn)行消解。實(shí)驗(yàn)表明，該方法操作時(shí)間短，測定一個(gè)樣僅用10分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)方法的2～4小時(shí)；避免了硫酸汞和貴重銀鹽的使用，不會造成二次污染，降低了分析成本。該方法操作簡單快速，試劑用量少成本低，可作為經(jīng)典重鉻酸鉀回流法的替代方法。

[1]李彥娥，趙秀蘭.化學(xué)需氧量測定方法的研究進(jìn)展[J].干旱環(huán)境檢測.2005，19(1):50～52

[2]吳學(xué)深，夏東升，陸曉華,等. 微波消解光度法快速測定無揮發(fā)性廢水的化學(xué)需氧量[J].應(yīng)用化工.2005，34（8）:503～505

[3]李太友，劉瓊玉，涂平. 化學(xué)需氧量的快速測定方法及其研究進(jìn)展[J].城市環(huán)境.2002，16（3）：38～39

[4]劉興艷.用微波消解快速測定化學(xué)需氧量[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.1994，17（3）：35～40

[5]趙登山.微波消解法快速測定廢水中化學(xué)需氧量[J].淮陰工學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào).2006,15(1):63～65

[6]王振輝. 分光光度法測定COD[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué).2003，29(116):43～47

[7]張?jiān)拢嗧捣?COD測定中氯離子干擾的消除方法[J].工業(yè)用水與廢水.2004，35（4）：55～57

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.025