化工廢水中化學(xué)需氧量的測(cè)定分析與研究

李光明

(忻州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山西 忻州 034000)

我國(guó)不僅水資源短缺，還伴隨著日益嚴(yán)重的水環(huán)境污染問(wèn)題。據(jù)研究顯示，目前工業(yè)廢水是我國(guó)水體最主要的污染源，它量大面廣，且所含的污染物成分多、組成雜、毒性大。其中，化工廢水又是工業(yè)廢水處理的大難題，尤其是因其含有的有機(jī)物種類(lèi)非常之多，為此，研究化工廢水的檢測(cè)及處理技術(shù)極為重要。本文主要針對(duì)化工廢水中化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)定分析進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)用水(廢水)來(lái)源

在實(shí)驗(yàn)室條件下，分別配置質(zhì)量濃度為50、125、250 mg/L 3種不同COD標(biāo)準(zhǔn)溶液。具體配制方法如表1所示。

表1 不同COD標(biāo)準(zhǔn)溶液配制表

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 高錳酸鉀法

2.1.1 主要儀器、試劑

本實(shí)驗(yàn)中所用儀器、試劑如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)中所用儀器、試劑

2.1.2 測(cè)定方法

1) 在酸性溶液中測(cè)定化學(xué)耗氧量(COD)

KMnO4是一種氧化劑，其氧化能力與溶液的酸度有關(guān)。在酸性條件下，高錳酸鉀具有很高的氧化電位，使水中還原性物質(zhì)氧化。具體步驟為：量取適量水樣置于錐形瓶中，加入10 mL硫酸(1∶3)溶液，搖勻；用滴定管加入10 mL 0.01 mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，并對(duì)其加熱煮沸；迅速加入10 mL 0.01 mol/L草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，還原未反應(yīng)的高錳酸鉀，此時(shí)，溶液退色；繼續(xù)用0.01 mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過(guò)量的草酸鈉，至微紅色；記錄0.01 mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量V(mL)，并計(jì)算結(jié)果[1]。

2) 在堿性溶液中測(cè)定化學(xué)耗氧量(COD)

在堿性條件下，高錳酸鉀是較弱的氧化劑，但氧化有機(jī)物的反應(yīng)速度在堿性溶液中比在酸性溶液中快。具體步驟為：量取適量水樣置于錐形瓶中，加入2 mL 10%氫氧化鈉溶液，搖勻；采用酸性溶液中測(cè)定耗氧量法相同的測(cè)定步驟。

2.2 重鉻酸鉀法

2.2.1 主要儀器、試劑(見(jiàn)表3)

表3 實(shí)驗(yàn)中所用儀器、試劑

2.2.2 測(cè)定方法

重鉻酸鉀法測(cè)定水樣COD的方法如圖1所示[2]。

圖1 重鉻酸鉀法測(cè)定水樣COD步驟

3 結(jié)果與討論

3.1 準(zhǔn)確度與精密度

COD測(cè)定方法是一種實(shí)驗(yàn)方法，并不是分析方法，因此，必須嚴(yán)格按照方法規(guī)定的條件和程序進(jìn)行分析。分別采取高錳酸鉀法酸性溶液和堿性溶液和重鉻酸鉀法，5次平行測(cè)定的3種不同COD標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定結(jié)果如表4所示。

1) 準(zhǔn)確度。由表4可知，對(duì)COD值為50 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液COD值的測(cè)定，高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)準(zhǔn)確度相對(duì)較高，重鉻酸鉀法準(zhǔn)確度相對(duì)較低，但總體差別不是很大；對(duì)COD值為125 mg/L及250mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液COD值的測(cè)定，高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)準(zhǔn)確度顯著偏低，重鉻酸鉀法準(zhǔn)確度明顯較高，其中，高錳酸鉀法(酸性條件)準(zhǔn)確度相對(duì)更低，總體差別較大。也就是說(shuō)，對(duì)于COD值為低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，可以采用高錳酸鉀法(酸性2) 精密度。由表4可知，對(duì)COD值為50 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用高錳酸鉀法(堿性條件)測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最高為2.56%，對(duì)COD值為250 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用重鉻酸鉀法測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最低為0.54%。表明高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)和重鉻酸鉀法精密度都較可靠，可以在實(shí)踐中采用此兩種分析方法。

表4 3種濃度COD標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果

或堿性條件)，這與《GB/T15456-59工業(yè)循環(huán)冷卻水中COD測(cè)定——高錳酸鉀法》規(guī)定一致；對(duì)于COD值為高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，為了保證準(zhǔn)確度，最好采用重鉻酸鉀法。此外，重鉻酸鉀法對(duì)于COD值為低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，也能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

3.2 工業(yè)廢水原水值的分析測(cè)定

取某石化化肥廠總出口的水樣(①號(hào))及生化處理單元入口的水樣(②號(hào))適量，分別采用高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)和重鉻酸鉀法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，3種方法測(cè)定2種廢水樣的COD值結(jié)果如表5所示。

表5 3種方法測(cè)定2種廢水樣的COD值 mg/L

由表5可知，總出口的①號(hào)廢水樣COD值較生化處理單元入口的②號(hào)水樣的COD值低，表明經(jīng)過(guò)一系列的工藝處理后，廢水得到了很大程度的處理，變得相對(duì)清潔。而對(duì)于本實(shí)驗(yàn)而言，對(duì)于①號(hào)廢水樣COD值的測(cè)定，高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)法遠(yuǎn)低于重鉻酸鉀法；對(duì)于②號(hào)廢水樣COD值的測(cè)定，也是如此。由此可以表明，重鉻酸鉀法和高錳酸鉀法所測(cè)得的COD值有一定的差別，尤其重鉻酸鉀法與高錳酸鉀法對(duì)②號(hào)廢水樣COD值的測(cè)定分析結(jié)果竟然相差十幾倍。

3.3 高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法測(cè)定結(jié)果比較

針對(duì)查閱的高錳酸鉀法的反應(yīng)條件可知，高錳酸鉀法在酸性介質(zhì)中有更強(qiáng)的氧化性，在堿性條件下氧化有機(jī)物的反應(yīng)速率較快，故其在各種介質(zhì)條件下均能應(yīng)用；重鉻酸鉀法中，酸度、試劑加入量及加入順序?qū)y(cè)定準(zhǔn)確度均有影響。

相比較而言，酸性高錳酸鉀的電極電位大于重鉻酸鉀的電極電位，而重鉻酸鉀的電極電位遠(yuǎn)大于堿性高錳酸鉀的電極電位；重鉻酸鉀氧化法的氧化率可大大提高，且其穩(wěn)定性比高錳酸鉀的穩(wěn)定性好。故，重鉻酸鉀法多用于生活污水和有機(jī)物含量較多的工業(yè)廢水，以及適用于測(cè)定水樣中有機(jī)物的總量。高錳酸鉀法氧化率較低，但比較簡(jiǎn)便，可用于測(cè)定水樣中有機(jī)物含量的相對(duì)比較值。

4 結(jié)論

本文采用重鉻酸鉀法和高錳酸鉀法測(cè)定一定濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的COD值，可得如下結(jié)論：

1) 準(zhǔn)確度。對(duì)于COD值為低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)準(zhǔn)確度相對(duì)較高，故，可以采用高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)測(cè)定COD值，這與《GB/T15456-59工業(yè)循環(huán)冷卻水中COD測(cè)定——高錳酸鉀法》規(guī)定一致；對(duì)于COD值為高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，為了保證準(zhǔn)確度，最好采用重鉻酸鉀法，但是重鉻酸鉀法對(duì)于COD值為低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，也能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

2) 精密度。對(duì)任何濃度的COD標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，高錳酸鉀法(酸性或堿性條件)和重鉻酸鉀法精密度都較可靠，可以在實(shí)踐中采用此兩種分析方法。

3) 適用性。重鉻酸鉀法多用于生活污水和有機(jī)物含量較多的工業(yè)廢水，以及適用于測(cè)定水樣中有機(jī)物的總量。高錳酸鉀法氧化率較低，但比較簡(jiǎn)便，可用于測(cè)定水樣中有機(jī)物含量的相對(duì)比較值。