廢水中的化學需氧量測定實驗研究

梁瑞思

(廣州市二輕系統環境監測站，廣東 廣州510220)

0 引言

化學需氧量是綜合評價水體污染程度的重要指標之一，也是水質監測的一個重要項目， 而且可作為衡量水體有機物相對含量的指標，是水質評價的重要指標。化學需氧量表示水中易被強氧化劑氧化的還原性物質所消耗的氧化劑的量，結果折算成氧的含量。 水中還原性物質包括有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，生成化學需氧量的物質會消耗水體中氧氣的量，對水體中的生物和微生物有不良影響。 化學需氧量越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。 下面，結合具體實驗，就廢水中的化學需氧量的測定進行研究。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

（1）試劑：重鉻酸鉀標準溶液(濃度0.2moL/L)；硫酸銀－硫酸溶液(10g/L)；硫酸錳－硫酸溶液(10g/L)；試亞鐵靈指示劑；硫酸亞鐵銨標準溶液(濃度0.1moL/L)；固體硫酸汞；鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(濃度2.0824mmoL/L，相當于化學需氧量500mg/L)。

（2）儀器：HH－6 型化學需氧量測定儀；10mL 具塞比色管；50mL酸式滴定管。

1.2 實驗方法

吸取3.00mL 水樣于具塞比色管中，依次加入0.06g 硫酸汞粉末、2.00mL 重鉻酸鉀消解溶液和5.00mL 硫酸錳－硫酸溶液，搖勻后，放入已預熱至165℃的HH－6 型化學需氧量測定儀中，消解8min 后取出比色管，冷卻至室溫，將消解后的溶液倒入100mL 的錐形瓶中，然后用蒸餾水沖洗比色管數次，洗液也倒入錐形瓶中，加入2 滴試亞鐵靈指示劑，用已標定好的硫酸亞鐵銨標準溶液滴定至終點(由藍綠色到紅褐色)。 同時做空白試驗，空白，其操作與水樣相同。

2 結果與討論

2.1 正交試驗設計及其分析

由于對化學需氧量測定結果有影響的因素較多，本實驗選取幾個主要因素進行分析討論，分別是消解溫度、消解時間和硫酸錳用量。根據正交試驗設計的要求， 樣品為500mg/L 鄰苯二甲酸氫鉀標準液，每次做3 個平行樣，按試驗號進行測定，實驗結果見表1。

＊硫酸錳用量是指加入水樣中的硫酸－硫酸錳溶液所含硫酸錳的重量。

由直觀法分析表1 可以看出：

表1 正交試驗直觀分析表

（1）極差R 反映各因素對指標的影響大小，故對測定結果有影響的因素由主到次的排序為：A>B>C， 即消解溫度>消解時間>硫酸錳用量。

（2）均值K 反映該因素水平對指標的影響，且均值越大越好。 由K3A>K2A>K1A得，因素A 的水平3 比其它兩個水平好，即消解溫度為165℃；但因素B 的水平1 和水平3 相差不多，從節約能耗上考慮，因素B 為水平1 最好，即消解時間為8min；同理硫酸錳用量為0.05g。 故本測定方法的最佳操作條件為：消解溫度165℃，消解時間8min，硫酸錳用量0.05g。

2.2 單因素實驗

2.2.1 消解溫度的選擇

分別吸取3.00mL 鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(理論化學需氧量值為500mg/L)于具塞比色管中，按章節1.2 中的實驗方法進行操作，在不同消解溫度下加熱8min，測定不同消解溫度下的化學需氧量值，重復測定3 次，取其平均值。

由此可知，當消解時間不變時，隨消解溫度的升高，化學需氧量的測定值逐漸趨向理論值，實驗的相對誤差也逐漸變小，但當溫度升到165℃后，再提高溫度，化學需氧量的測定值基本不變。 因此，選定最佳消解溫度為165℃。

2.2.2 消解時間的選擇

分別吸取3.00mL 鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(理論化學需氧量值為500mg/L)于具塞比色管中，在165℃溫度下消解不同的時間，按章節1。 2 中的實驗方法進行操作，測定不同消解時間下的化學需氧量值，重復測定3 次，取其平均值。

由此可知，在消解時間小于8min 范圍內，隨著消解時間的增加，化學需氧量測定值逐漸趨向理論值，且變化幅度較大，說明消解時間對化學需氧量測定值的影響較大；當消解時間大于8min 時，化學需氧量測定值基本不變，說明消解時間超過8min 時，消解時間對化學需氧量測定值的影響較小。 因此，選定最佳消解時間為8min。

2.2.3 硫酸錳用量的選擇

分別吸取3.00mL 鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(理論化學需氧量值為500mg/L)于具塞比色管中，在165℃溫度下消解8min，改變催化劑硫酸錳的加入量，按章節1。 2 中的實驗方法進行操作，測定不同硫酸錳加入量下的化學需氧量值，重復測定3 次，取其平均值。

由此可知，在硫酸錳用量為0.01～0.05g 時，化學需氧量測定值變化幅度較大，說明此階段硫酸錳用量對反應影響較大；當硫酸錳用量為0.05～0.10g 時，化學需氧量測定值基本不變，說明此階段硫酸錳用量對反應影響較小。 因此，選定硫酸錳最佳用量為0.05g。

2.3 精密度和準確度的確定

2.3.1 精密度試驗

根據上述最佳實驗條件，按章節1。 2 中的實驗方法操作，分別對某制藥廢水、某生活污水及不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液進行測定，重復測定3 次，測定結果見表2。

表2 本測定方法的精密度

由表2 知，本測定方法的精密度較好，符合實驗室質量控制要求。

2.3.2 準確度試驗

根據上述得出的最佳實驗操作條件，按章節1.2 中的實驗方法進行操作， 分別對化學需氧量值為50mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液進行測定，重復測定3 次，取其平均值，結果見表3。

表3 本測定方法的準確度

由表3 可知，本測定方法的準確度達95.9%以上，符合實驗室質量控制要求。

2.4 本測定方法的適用性

為了驗證本快速測定方法的適用性，分別取5 個不同類型的廢水樣，用本快速測定方法進行測定，并與標準法進行比較，實驗結果見表4。

由表4 可知，在水樣受污染程度變化很大的情況下，本法與標準法測定的化學需氧量值基本相同，相對誤差很小。 故用本法代替標準法測定水樣化學需氧量值是可行的。

表4 本法與標準法化學需氧量測定值比較

3 結束語

綜上所述，上述方法操作簡單，能同時分析多個水樣，可應用于批量水樣的分析測定，同時用硫酸錳代替硫酸銀作催化劑可大大減少分析費用。 同時該方法的精密度和準確度均較好，與標準法測定的化學需氧量值基本吻合，并且本方法的適用范圍廣。因此，本方法可以代替標準法，應用于各種廢水化學需氧量的測定，具有較好的推廣應用前景。

［1］熊嚴軍.水和廢水中化學需氧量的測定研究[J].現代農業科技，2010（09）.

［2］黨慧雯.硫酸錳代替硫酸銀快速測定化學需氧量[J].環境監測管理與技術，1998（03）.