基于CODCr快速消解分光光度法在污水檢測中的應用

＊黃煜超

（泉州臺商投資區惠南污水處理有限公司 福建 362122）

引言

隨著社會經濟的發展，人類對于污水排放標準越來越高，對水質和水環境質量要求也不斷提高，因此處理廢水中所含物質的方法就顯得愈發重要。其中最為有效的是快速、簡便地檢測出污泥中含有哪些有害重金屬離子。本文主要對水質檢測中污水中的CODCr測定工作進行分析，為污水檢測的相關研究提供參考。

1.探究CODMn和CODCr應用重鉻酸鉀法的測試原理方法

在探究化學需氧量的測試方法中，通過分析CODMn（主要是歐美等大多數國家廣泛應用）和CODCr（日本用于清潔水樣的測試），共有100多年的歷史。從20世紀60年代開始，全球環境污染問題日逐嚴重，從客觀來說可以通過COD檢測污水的污染物測試程度，進一步探究了化學需氧量的測試更新步伐。由于環境污染物的種類較多且濃度低，運用常規的檢測方法，速度較慢，而且耗費勞動力。在此基礎上，通過相關的檢測技術及檢測儀器及裝備的全面提升，促成環境監測領域的綜合環境治理能力標準，強化環境監測領域迫在眉睫。基于CODCr是重鉻酸鉀法的原理方法，在一定量的重鉻酸鉀法催化劑作用下，在強酸性溶液中測試氧化水樣的還原性物質反應，適量的重鉻酸鉀試亞鐵靈為指示劑，并且使用硫酸亞鐵銨對其標液回滴，觀察溶液的顏色是否有變化（黃色經藍綠色，至紅褐色，即為滴定終點），此時測試硫酸亞鐵胺的標準溶液用量。

目前國內的環境監測領域，通過評價水體化學需氧量COD的污染程度。在傳統的重鉻酸鉀法CODCr基礎上，通過廣泛采用COD的標準測定方法。但由于這種方法的周期分析較長，能耗較高，所使用的銀鹽、汞鹽及鉻鹽，會對環境造成二次污染。因此近年來，通過快速廣泛應用分光光度法，以及加快CODCr測定儀的研制開發，不斷提升環境監測污水的有效方法。

一是，推出的重鉻酸鉀法CODCr公式如下：

在實驗過程中，儀器需準備好消解管、消解儀及分光光度計、容量瓶、玻璃棒、滴管、移液管和燒杯等，同時準備好標準重鉻酸鉀法溶液、鄰苯二甲酸氫鉀實驗藥品，同時輔助實驗的藥品還有蒸餾水、濃硫酸、硫酸（1+9）溶液、去離子水、10g/L硫酸銀—硫酸溶液、0.24g/L硫酸汞溶液等。實驗要保證的條件，通過選取高量程控制測定上限1000mg/L的COD標準系列的溶液，控制COD的值分別為100mg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L。根據公式，對其進行高量程COD標準系列溶液的試驗，確定重鉻酸鉀的標準溶液濃度為c（1/6 k2Cr2O7）=0.5mol/L。分析高量程COD的標準，應在600±20nm波長處，通過分析蒸餾水為參比溶液，同時用分光光度計進行測定相應的吸光度值。此時需要高度重視通過使用溶液COD值，對其測定吸光度值，通過減去空白試驗測定的吸光度值的差值，繪制標準曲線。

二是實驗步驟：通過配置溶液，配置鄰苯二甲酸氫鉀COD中的標準儲備液，COD值為5000mg/L，并且在105℃至100℃下進行干燥至恒重后，通過實驗稱取2.1274g鄰苯二甲酸氫鉀溶于250mg/L的水中，轉移此溶液放置到500mL容量的瓶中。配置COD標準貯備液，分別取0.00mL、5.00mL、10.00mL、20.00mL、30.00mL、40.00mL、50.00mL的鄰苯二甲酸氫鉀COD標準貯備液，且用水稀釋至標線，搖勻后待用。細化分析CODCr測試的步驟，取20mL原樣或稀釋水樣，加入了HgSO40.4g，經過搖勻后，對其加入0.25mol/L K2Cr2O710mL，沸石數粒后進行混勻，回流裝置，觀察自冷凝管上口的狀態，加入H2SO4-Ag2SO430mL，再次進行搖勻，分析回流加熱2h后冷卻的狀態。再對自冷凝管上口加入80mL水至實驗反應瓶中，然后取出錐形瓶，對其加入試亞鐵靈3滴，同時用0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2滴定，觀察溶液由藍綠色變為紅棕色顯示的終點，得出公式如下：

通過測試分析溶液COD值，對應測定的吸光度值，再通過減去空白的測試測定出來吸光度值的差值，最后進行繪制標準的曲線。

2.快速消解分光光度法的原理及檢測機理

快速消解分光光度法是一種很有前途的檢測方法。其原理就是在測定物質中有無定量或少量微量元素時，用原子化器將待測樣品中所含被測物改變為常數，再利用共振吸收光譜儀、熒光分析和反演技術來確定它們之間存在著什么聯系。

快速消解分光光度法是目前國內外應用最為廣泛的一種方法，它利用化學試劑，在一定條件下，使溶液中各組分進行分解、凝聚和分離來測定其含量。該儀器使用了比較多的氧化還原劑（一般為活性炭）。由于氧化劑與待測物質直接反應生成原子序數而產生原子熒光光譜；當待測物被加熱時形成分子狀態結構不同顏色不一致的氧化物分光光度計然后分析其強度，可以得出待測物質的化學成分。快速消解分光光度法是用比較少的氧化還原劑（通常為碳、硅）與氧化劑進行反應生成原子熒光光譜。當溶液被加熱時，在一定條件下將氧溶解成氧氣后測定樣品中元素含量；根據不同底物所含鍵能和吸收值確定化合物結構及分析方法等，并通過對物質分離來檢測其性質變化量。

3.基于CODCr快速消解分光光度法的應用試驗

(1)取樣試劑

以某工廠污水為例，選擇其中不同的排放地點展開綜合性分析，分別記為總排放口、厭氧、污水總進口、電脫鹽、濃水、污水緩沖罐、催化劑D-201，主要監測目標是該工業污水的CODCr含量。隨著城市化水平不斷提高，工業廢水和生活污水不斷增加，污水水體呈現出了復雜的狀態，想要進一步明確其中各污染物的含量，還需要對具體的檢測方法進行確定。在實際監測過程中采用快速消解分光光度法展開對比分析，分別對污水中的CODCr含量進行檢測，利用美國哈希公司DR2800分光光度計和美國哈希公司DRB200消解儀進行試驗，該設備的一體化程度較高，結構可靠，誤差概率較低，不會影響最終的檢測結果。最為關鍵的是，在實際應用過程中，性能較優、運維費用較低，能夠實現在線自動檢測。另外，這種設備能夠對污染物體進行回收處理，不會對環境造成二次污染，也不會出現管路堵塞或者漏液的情況。

(2)試驗方法

用移液管將2.0mL的樣品精確地取出，然后倒入COD預制管試管中，旋緊瓶蓋，充分攪拌。然后放到預熱的溶出槽中，在165℃的加熱條件下，溶解樣品20min后取出，搖晃，放在試管架上，待溫度降到室溫，用分光光度計測定吸收率，并作空白試驗。

除了和重鉻酸鉀法進行對比分析之外，還對不同的消解溫度、消解時間進行縱向對比，找到最優的參數數據指標，完成標準曲線繪制。采用移液管，從不同濃度梯度的COD標準溶液和2mL超純水中取出，放入消解管，加入2mL溶解液，加熱溶解。在完全溶解后，用空氣冷卻2min，然后放入水靜置2min待其冷卻，然后在600nm波長下測定吸光度，然后畫出標準曲線[1]。

4.基于CODCr快速消解分光光度法的試驗結果

(1)快速消解分光光度法的結果分析

從相對標準偏差來看，快速消解分光光度法的檢測精度較高，無論是溫度控制還是消解數量和消解時間都具有實際的優勢。表1～表3分別為具體的結果數據，從上述數據中能夠看出，快速消解分光光度法滿足實際檢測需求，具有等效性。但從表4～表5數據來看，快速消解分光光度法會受到氯離子的影響，出現一定的誤差。因此，還需要結合具體的數據對相應的參數指標進行優化。快速消解分光光度法常用于戶外監測、環境檢測等污水檢測項目中，因此需要打造出多種不同的指標參數方案，提高快速消解分光光度法的適用性[2]。

表1 快速消解分光光度法標準樣品對比試驗監測測量數據及計算結果

表2 重酪酸鉀法的試驗監測數據

表3 快速消解分光光度法實際水樣對比試驗監測測量數據及計算結果

表4 氯離子濃度為500mg·L-1時COD含量

表5 氯離子濃度為2000mg·L-1時COD含量

續表

(2)快速消解分光光度法的檢測分析

從目前來看，快速消解分光光度法污水情況檢測工作對技術操作要求較高，必須要打造出一套完整的溫度檢測系統，確保檢測精度和誤差在允許范圍內。從污水檢測本身來看，根據不同的污水檢測對象，在檢測細節上存在一定的問題，還需要定期展開污水檢測分析，從而明確污水處理本身的情況，確保污水治理工作質量能得到真正提高。一套完整的快速消解分光光度法在實際應用過程中，可能會出現諸多問題，這就需要加強對污水檢測的檢出限和精密度展開評定分析。結合具體的數據內容，完成相應的校驗工作，確保檢測方法的實際應用效果。從實際應用效果來看，快速消解分光光度法在實際應用過程中，可能會受到多方面因素的影響，檢出限和精密度都可能會出現波動，根據具體的數據情況對快速消解分光光度法中的參數數據進行調整和優化，避免污水檢測結果出現問題。在實際檢測過程中發現，基于CODCr快速消解分光光度法的精密度達到了0.512%，檢出限數值為8.54mg·L-1，在加標回收試驗監測中的數據來看，加標回收率可以達到96.83%～97.46%，滿足污水檢測要求，而且該方法的標準曲線線性度較高，具有一定的推廣價值。水環境中污水中的CODCr物質過多，會產生較大的污染，全面落實污水中的CODCr物質檢測對生態環境治理而言具有重要的作用和意義。但是在實際檢測過程中，污水中的CODCr物質檢測會受到很多因素的影響，必須要對相關參數指標進行控制，否則檢測數據不具備參考性，無法為實際工作提供參考。通過本文證明，在利用快速消解分光光度法對污水情況檢測工作的過程中，通過科學控制消解時間，保證水樣質量，可以有效消除這一誤差，提高監測工作的準確性[3]。

(3)快速消解分光光度法的總結分析

CODCr快速消解分光光度法是目前最成熟和應用最多的一種光譜分析方法，其具有較高靈敏度，可用于對被測水樣進行快速檢測。在實驗條件下使用不同型號的穩態光源及相同功率、時間間隔等參數來測定待測量物中總濃度、峰外強度的關系曲線和光譜圖上的元素，反映出具體成分含量，并對其進行分析比較得出結果。由于COD曲線的復雜程度較高，在實際應用中，還需對其進行一定處理，才能得到準確結果。

5.結束語

綜上所述，基于CODCr快速消解分光光度法在污水檢測中應用效果突出，準確性、精密性較高，滿足現階段檢測技術規范化要求。從實際應用效果來看，不僅可以節省污水檢測分析時間，誤差影響因素得到了有效控制，值得大范圍推廣應用。更為關鍵的是，基于CODCr快速消解分光光度法本身所需要的樣品量相對有限，成本較低，可以實現大批量的含量測定。