硫酸銅作為替代催化劑測定化學需氧量的應用研究

邢竹 （天津渤海職業(yè)技術學院 天津30402）

硫酸銅作為替代催化劑測定化學需氧量的應用研究

邢竹 （天津渤海職業(yè)技術學院 天津30402）

化學需氧量（COD）是常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測項目之一，主要用于測定污染較重的工業(yè)廢水及生活污水。但該方法中使用的催化劑為硫酸銀，測定成本較高。選擇硫酸銅作為替代催化劑，并對該催化劑的催化性能進行研究分析。

化學需氧量 催化劑 硫酸銅

化學需氧量是反映水體中還原性污染物的主要指標，也是水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測分析項目之一，目前工業(yè)廢水及污染較嚴重的水體大多采用重鉻酸鉀法進行測定。[1]該方法具有測定結果準確、重現(xiàn)性好等優(yōu)點。[2]但也存在加熱回流時間長，催化劑費用高的問題，限制了該方法的使用。

1 試驗部分

1.1 儀器

加熱回流裝置、磨口三角瓶、錐形瓶、移液管、電爐。

1.2 試劑

0.250 0 mol/L重鉻酸鉀標準溶液、試亞鐵靈指示劑、濃度約為0.10 mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液、濃硫酸、硫酸-硫酸銀溶液、鄰菲羅啉指示劑、理論化學需氧量為500 mg/L鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液、硫酸銅。

1.3 試驗方法

將國家標準方法GB 11914-1989中催化劑Ag2SO4用Cu-SO4替代，其他操作步驟按國標方法完成。

2 結果與討論

2.1 催化劑的選擇

用CuSO4替代Ag2SO4作為催化劑，對理論化學需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液進行測定。由于所采用作為催化劑的試劑不同，滴定終點顏色變化有所差異。結果如表1所示。

表1 CuSO4與Ag2SO4催化性能對比

由表1結果所示，催化劑為Ag2SO4時化學需氧量的測定值與已知理論化學需氧量的標準溶液理論值最接近，可用此催化劑的測定值作為標準來判斷替代催化劑CuSO4的催化性能。

2.2 CuSO4作替代催化劑

2.2.1 確定CuSO4用量 根據(jù)試驗方法，分別加入替代催化劑CuSO40.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g，測定理論化學需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，測定結果如圖1所示。

圖1 不同CuSO4用量的測定結果

由上圖所示，加入CuSO40.3 g時，測定結果與理論值最接近，因此可將替代催化劑的加入量確定為0.3 g。

鄰苯二甲酸氫鉀是易氧化物質(zhì)，為測定CuSO4對含多種有機物的實際廢水的催化氧化能力，根據(jù)試驗方法，加入硫酸銅0.3 g，對某食品廠廢水、景觀水和化工廠廢水的化學需氧量進行測定，并對測定結果進行比較，結果見表2。

表2 CuSO4作催化劑實際水樣的測定結果

由上表可得出結論，CuSO4作為替代催化劑與標準方法中Ag2SO4作催化劑，測定結果相對誤差較小，可應用于對水樣測定結果要求不高的情況。同時，由于CuSO4作為替代催化劑的測定結果均偏小，可見其催化氧化性能比Ag2SO4弱，因此可用于易被氧化物質(zhì)的測定中。

2.2.2 Ag2SO4與CuSO4混合配比 為使測定結果與標準方法測定結果更接近，試驗中Ag2SO4與CuSO4以不同比例混合作催化劑測定理論化學需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，催化劑總量為0.3 g，測定結果見圖2。

圖2 不同催化劑配比的測定結果

由上圖可見，催化劑總質(zhì)量不變，部分Ag2SO4被CuSO4替代，測定結果準確度仍可達到要求。可采用3:1的配比，既保證試驗效果又大大降低了經(jīng)濟成本。

3 結論

化學需氧量測定在國家標準方法中采用Ag2SO4作為催化劑，如測定后廢水不經(jīng)處理直接排放易造成重金屬污染，且該催化劑使用成本較高。當測定要求精度不高時，可用CuSO4作為替代催化劑，最佳加入量為0.3 g。為提高測定精度，亦可用Ag2SO4與CuSO4混合配比作為替代催化劑，Ag2SO4∶CuSO4為3∶1時催化氧化效果最好，并可在實際廢水的測定中應用。■

[1]魏雪嬌，段勝彬.COD快速測定方法綜述[J].中國甜菜糖業(yè).1998（3）:38-40.

[2]呂正中,譚愛民,張磊.化學需氧量測定方法綜述[J].工業(yè)水處理，2000，20（10）:9-12.

2011-11-05