微波消解法與標準回流法測定廢水中COD對比實驗

毛海亮

微波消解法與標準回流法測定廢水中COD對比實驗

毛海亮

（甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020）

分別通過微波消解法和標準回流法測定廢水中COD，并對兩組實驗數據進行比較。結果表明：傳統的回流法操作繁冗，消耗時間長；微波消解法所用時間短，所需試劑少，減少了二次污染，分析精密度高，準確度好，優勢明顯。通過研究分析，為一線環境監測工作者測定COD提供了更加便捷、可靠的檢測方法及依據。

微波消解法；標準回流法；COD

COD是衡量廢水污染程度的重要指標之一，主要表征水體中有機化合物及部分還原態金屬化合物的含量，是環境保護行業水質監測、水環境評價重要指標，目前常用HJ828-2017《水質化學需氧量重鉻酸鉀法》測定。該方法前期預處理有微波消解和標準回流2種方法，為確定這兩種消解方法在COD測定的精確性及相關性，通過對某高校小游園池塘污水及校園生活污水分別取樣、分析及測定，比較了這兩種消解方法的優劣。

1 實驗部分

1.1 測定原理

微波消解法和標準回流法所采用的都是“硫酸—重鉻酸鉀消解體系”，微波消解法是在硫酸銀催化下，采用2 450 MHz的高頻電磁波（微波）能量來加熱反應液，通過高頻微波能作用，消解液溫度迅速提升，消解罐內壓強也迅速提高到203 kPa，在高溫高壓下達到快速消解的目的[1]。標準回流法是在溫度為146~148 ℃的常壓下加熱反應液，通過電爐或電熱板來加熱反應液，回流設備是冷凝管，一般回流管上口覆扣相當口徑小燒杯，以提高回流內壓，減少樣品蒸發外溢。水樣經微波密封消解或標準回流法消解后，以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨進行滴定，計算出COD值。在實際測定中，如果水樣中的氯離子濃度達到2 000 mg/L時，需加入適量的硫酸汞作為掩蔽劑，以測定高氯水中的COD。

1.2 儀器

TANK微波消解儀、聚四氟乙烯消解罐、全玻璃回流裝置、可控溫電爐、磨口250 mL錐形瓶、150 mL錐形瓶、5 mL吸量管、20 mL吸量管、50 mL滴定管、玻璃珠。

1.3 試劑

0.025 mol/L重鉻酸鉀標準液，硫酸-硫酸銀催化劑，0.1 mol/L試亞鐵靈指示劑，0.1 mol/L硫酸亞鐵銨標準滴定液，濃硫酸（分析純），硫酸汞（晶體、粉末）。

1.4 測定步驟

1.4.1 水樣采集

水樣選擇為某高校小游園中池塘水體及校區生活污水總排污口水體，參考相關國家標準，采用涉水采樣法，在校園小游園及總排污口處各采水樣4份。

1.4.2 微波消解法

用5 mL吸量管分別吸取兩種水樣各4份、5 mL置于8個消解罐中，準確加入5.00 mL消解液和5.00 mL催化劑，加入0.2 g硫酸汞晶體（防止污水中的氯離子干擾），搖勻。將搖勻后的消解罐放入消解儀中，設定消解時間（見表1），儀器完成消解后取出消解罐自然冷卻。打開消解罐，將待測液轉移至150 mL錐形瓶中，清洗消洗罐，并將洗液倒回錐形瓶，加入指示劑，用0.100 mol/L的硫酸亞鐵銨標準溶液回滴至終點，記錄硫酸亞鐵銨的用量[2]。

表1 消解時間設定表

1.4.3 標準回流法

分別取兩種混合均勻的水樣20.00 mL各4份，置于250 mL磨口的回流錐形瓶中，加入10.00 mL重鉻酸鉀標準溶液及沸石（防止爆沸），加入0.2 g硫酸汞晶體（防止污水中的氯離子干擾），連接冷凝管，從冷凝管上口慢慢地加入30 mL硫酸-硫酸銀溶液，輕搖錐形瓶，使其混合均勻[3]，同時按同樣步驟做空白試驗，加熱回流2 h后（自開始沸騰時計時），關閉電爐，待冷卻后，用90 mL蒸餾水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶，溶液總體積保持在140 mL，待溶液再度冷卻后加3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨進行滴定，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的用量，按下面公式進行計算[4]：

式中：—硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度，mol/L；

0—滴定空白時硫酸亞鐵銨標準溶液用量，mL

1—滴定水樣時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量，mL

—水樣的體積，mL

8—氧（1/2 O）摩爾質量，g/mol。

2 結果分析

2.1 微波消解法和標準回流法的對比

首先分別對小游園4個水樣和生活污水4個水樣檢測分析，進行微波消解法和標準回流法2種消解方法橫向對比；其次對各水樣分別采用微波法和標準回流法，重復測定10次，進行精密度及準確度對比。結果見表2、表3。

表2 小游園水樣中COD的測定結果 (mg/L)

表3 生活污水中COD的測定結果(mg/L)

由表2、表3測定結果可以看出，兩種方法測定的COD結果很接近，但微波消解法試劑用量少，消解時間短，對環境污染少；而回流法消解時間長，冷卻水用量大，浪費水資源。

2.2 兩種方法對生活污水測定結果對比

分別用微波消解法和標準回流法對采集的生活污水水樣進行測定，結果見表4、表5

表4 微波消解法測定結果

表5 標準回流法測定結果

由表4、表5可見，采用微波消解法測定污水的平均值為399.5 mg/L，加標回收率99.90%~ 100.40%，相對標準偏差為1.00%；采用回流法測定污水的平均值為400.5 mg/L，加標回收率為99.65%~ 99.95%，相對標準偏差為1.00%。

上述測定結果表明，兩種方法對污水中的COD的測定結果較相近，加標回收率均在允許范圍，但回流法的加標回收率總體比微波消解法測定時低，回流法的相對標準偏差比微波消解法略高，精密度不及微波消解法。

3 結束語

在COD測定中微波法與回流法兩種方法有較高的相關性和可比性，測定結果也有較高的精密度和準確度。通過對比發現，微波法優勢更加明顯，縮短了時間，降低成本，有助于改善實驗環境，消解罐比回流裝置更容易清洗，大大節約了所消耗水和時間，采用新型儀器，完全滿足環境監測的規定和要求，適合樣品分析實驗，各項分析指標均符合分析標準，具有普遍實用價值。

［1］梁湘棋.淺析重鉻酸鹽法及微波消解法測定水樣化學需氧量的結果差異[J].廣東化工，2015，42（15）：226-227+213.

［2］廖建萍，于珊. 微波密封消解COD速測儀的應用及探討[J]. 中國公共衛生，2001，17（5）：444-445.

［3］徐亭立，張蓉芳.微波消解法與回流法測定水中COD比較分析[J].廣州化工，2017，45（13）：123-124.

［4］李秀芹. 密封微波消解法快速測定化學需氧量的研究[J]. 中國石油和化工標準與質量，2012，32（1）：:42.

Comparative Experiment of Microwave Digestion Method and Standard Refluxing Method for Determination of COD in Wastewater

（Gansu Forestry Polytechnic, Gansu Tianshui 741020, China）

COD in wastewater was respectively determined by microwave digestion method and standard reflux method,and two sets of experimental data were compared and analyzed.The results showed that the traditional reflux method was cumbersome and consumed a long time; the microwave digestion method took less time, required fewer reagents, reduced secondary pollution, and had high analytical precision, good accuracy, and obvious advantages. The research and analysis can provide a more convenient and reliable detection method and basis for front-line environmental monitoring workers to determine COD.

microwave digestion method; standard reflux method; COD

2020-02-12

毛海亮（1983-），男，講師，碩士，甘肅省通渭人，2019年畢業于蘭州交通大學環境工程專業，現從事環境監測、職業教育工作。

TQ420.7+11

A

1004-0935（2020）05-0570-03