氯離子濃度對COD測定結果影響及消除研究

張子軒

（北京市第十四中學 北京 100000）

氯離子濃度對COD測定結果影響及消除研究

張子軒

（北京市第十四中學 北京 100000）

傳統的國標法分析高氯廢水中的COD時，由于氯離子的干擾，COD測定值偏大。本研究配制了不同濃度的標準氯離子溶液，并測定其耗氧量CODCl，建立了CODCl與氯離子濃度關系的擬合直線模型COD=0.2238[Cl-]-2.64，通過硝酸銀滴定法測定水樣中氯離子濃度，由擬合直線模型得到水樣中氯離子產生的耗氧量CODCl，并進一步測得水樣的表觀COD值，扣除水樣中氯離子產生的耗氧量CODCl，并與水樣的COD理論值進行比較。研究結果表明，測定結果的均值相對誤差在-3.6%~2.4%之間，相對標準偏差RSD在1.1%~6.9%，方法準確度較高，數據重復再現性好，且測量過程不使用硫酸汞，可應用于高氯廢水COD的測定。

高氯廢水；COD測定；線性擬合

1 研究背景

COD是指在強酸加熱條件下，氧化1 L水樣中還原性物質所消耗的重鉻酸鉀的量，以氧的mg/L表示，COD值的大小反映了水中各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等還原性物質的含量（黃君禮等，2015）。COD的測定在污水治理及相關的科學研究中應用廣泛，它是評價水體有機污染物含量及污水治理凈化程度的一項重要指標，也是污水廠實施排放總量控制的重要指標（王俊榮，2005）。本項目的研究目的是通過試驗研究水樣中氯離子含量對COD測定值的影響，旨在找出一種準確測定高氯廢水COD值的低消耗、低污染分析方法。

2 實驗

2.1 實驗儀器與試劑

儀器：JC-101A型 COD恒溫加熱器、50ml酸式滴定管、250ml錐形瓶、移液管、容量瓶，空氣冷凝管。

試劑:c(1/6K2Cr2O7)=0.2500 mol/L重鉻酸鉀標準溶液、硫酸亞鐵銨標準溶液[≈0.1mol/L]、試亞鐵靈指示劑、硫酸-硫酸銀溶液、濃硫酸、氯化鈉（GR）、鄰苯二甲酸氫鉀（GR）、硫酸亞鐵銨、濃硝酸(GR)、濃氨水(AR)、濃鹽酸(AR)。

2.2 實驗方法

2.2.1 水樣表觀COD的測定

（1）接通恒溫加熱器電源，設定溫度為170C，等30分鐘左右，加熱指示燈時亮時滅，表示已達到恒溫穩定狀態。

（2）用移液管取水樣20mL，加入0.2500 mol/L 1/6 K2Cr2O7 10mL，30m濃硫酸，加數十粒小瓷石，輕晃加熱管使溶液均勻，以防爆沸。

（3）在加熱管上接好冷凝管，置于已經恒溫的加熱孔中，從沸騰開始計時30min,以保證水樣中氯離子被充分氧化反應。

（4）加熱30min后，取下加熱管及冷凝管，用水沖洗冷凝管5min，使得反應液冷卻至100C，取下冷凝管，加入0.3g硫酸銀，搖動加熱管使硫酸銀溶解，再加數十粒小瓷石，然后連接冷凝管放入加熱孔繼續加熱，沸騰加熱1.5小時。

（5）加熱回流1.5小時后，小心取出加熱管及冷凝管置于支架中，待冷卻后，用水沖洗冷凝管管壁和磨口處，取下冷凝管，將加熱管中的溶液倒入500mL的錐形瓶中，加水稀釋至140 mL后，加入2~3滴試亞鐵靈指示劑,用0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液滴定,溶液的顏色由黃色經藍綠色變為紅褐色即為滴定終點。

（6）測定水樣的同時,以蒸餾水按同樣的操作步驟作空白試驗,記錄滴定空白時硫酸亞鐵按標準溶液的用量。

則水樣的表觀COD值可按下式計算

式中c—硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度(mol/L)；

V0—空白實驗時硫酸亞鐵銨標準溶液用量（mL）；

V1—滴定水樣時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量（mL）；

V—水樣體積（mL）；

8 —氧（l／2）摩爾質量（g ／mol）

2.2.2 水樣中氯離子含量的測定

取50~100ml水樣于蒸發皿中，加三滴酚酞指示劑，用0.02mol/L NaOH溶液調成微紅色，再加0.05mol/L硝酸調整至紅色消失，再加入1滴管（約0.5~1ml）10%鉻酸鉀指示劑，此時溶液呈黃色，用硝酸銀標準溶液滴定至所出現的鉻酸銀紅色沉淀不再消失（即溶液呈黃中帶紅）為終點，以同樣方法做空白試驗，終點紅色要一致。水樣中氯離子濃度按下式計算：

式中：V2—滴定水樣時硝酸銀標準溶液的消耗量，毫升；

V0—空白試驗時硝酸銀標準溶液的消耗量，毫升；

C—硝酸銀標準溶液濃度，摩爾/升；

V水—水樣體積，毫升；

35.453 —為氯離子摩爾質量，克/摩爾。

2.3 方法的準確度和精密度

配制含不同濃度氯離子的標樣進行測定(平行測定3次)，測定結果見表3，由表3可知，對于氯離子濃度小于8000 mg/L的標樣，測定結果的均值相對誤差在-3.0%~3.4%之間，表明方法準確度較高，相對標準偏差RSD在1.4%~4.2%，其中氯離子含量較低時數據相對標準偏差較大，整體上測量數據比較集中，表明這種測定方法重復再現性好，方法可靠。

將含不同濃度氯離子的各種實際水樣平行測定3次，測定結果如表4所示。由表4可知對于氯離子濃度小于8000mg/L的高氯廢水，測定結果的RSD%在1.3~4.7%之間。

表3標樣測定結果（n=3）

表3 標樣測定結果（n=3）

表4 實際水樣測定結果（n=3）

3 實驗結論

（1）當樣品中存在大量氯離子時，采用國標法測定，一是由于氯離子在強酸加熱環境下會消耗氧化劑重鉻酸鉀，二是由于氯離子會與催化劑硫酸銀發生反應，使得COD值測定誤差較大。

（2）在COD測定中不加硫酸銀情況下，在濃酸情況下，以 c（1/6K2Cr2O7）=0.2500 mol/L 的重鉻酸鉀標準溶液測定，標準氯化鈉溶液中氯離子含量與消耗的氧量CODCl成高度線性關系，線性擬合方程為CODCl=0.2238[Cl-]-2.64，這與1mgCl-被氧化相當于消耗0.226mg氧氣相吻合。

（3）測得的表觀COD扣除氯離子產生的CODCl，即為水樣的真實COD值。該法測量COD值原理簡單，相對標準偏差小于7%，實驗結果再現性好，相對誤差小于5%，準確度較高，且實驗測定過程不使用硫酸汞，減少了對環境的污染。

[1]黃君禮,吳明松編.水分析化學（第四版）中國建筑工業出版社，2015.

[2]王俊榮.高氯離子低濃度化學需氧量水樣測定方法的研究[D].山東大學,2005.

[3]閆敏,商連.COD測定中消除氯離子干擾的方法[J].中國給水排水,1998(4):38-40.

[4]劉娟,吳浩宇.高氯廢水COD測定方法的探究[J].工業水處理,2011,31(4):66-69.

[5]吳雨龍,尚建華.銀鹽沉淀法快速測定火電廠高氯脫硫廢水的COD[J].中國給水排水，2014(12):151-154.