分光光度法测定水的化学需氧量(2)

平顶山学院本科毕业论文

1 前 言

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand)，简称COD，是综合评价水体污染程度的重要指标之一，也是水质监测的一个重要项目，可作为衡量水体有机物相对含量的指标。目前，测定COD值普遍采用重铬酸钾氧化法，将即标准法【1】其原理是：在待测水样中加入已知量的重铬酸钾溶液,并在强酸介质下以银盐作催化剂,经沸腾回流后,以试亚铁灵为指示剂,用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾,由消耗的硫酸亚铁铵的体积和试样体积计算水样中的化学需氧量(COD)。该法具有测定结果准确、重现性好等优点，但要消耗大量浓硫酸和价格昂贵的硝酸银；为了消除氯离子干扰，还需加入毒性很大的汞盐，造成对环境的二次污染，而且操作时间长。因此，不适宜对样品的批量分析和水质的在线监测。为此，国内外学者按照测定方法不同，分为分光光度法、库仑法、电位法、相关系数法、连续流动分析法、极谱法、原子吸收法等等。

分光光度法【2】,又称比色法,其测定COD的原理为在强酸性介质(浓H2SO4),水样中的还原性物质(主要是有机物)被K2Cr2O7氧化，当水体清洁(COD≤150mg/L)时,可通过在420nm波长处比色测定反应瓶中剩余的Cr（Ⅵ）的量；当COD≥150mg/L时,可通过在620nm波长处比色测定反应瓶中生成的Cr（Ⅲ）的量。该法具有测试速度快、取样量少、操作方便等优点，从而在水质监测中得到广泛应用。

库仑法【3】的实验原理为：水样以重铬酸钾为氧化剂,在10.2mol/L硫酸介质中回流氧化15min后,过量的重铬酸钾用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂，进行库仑滴定，根据电解产生亚铁离子所消耗的电量，按照法拉第定律进行计算。库仑法具有简便、快速、试剂用量少、回流时间短、且电极产生的亚铁离子作为滴定剂，减少了硫酸亚铁铵的配制及标定等繁杂的手续。

电位法【４】是根据氧化过程中的电位变化，绘制工作曲线。田冬梅等提出了无汞快速微型电位法:水样在恒温140℃密封的反应管中,氯离子由HCl气体释放出来,被碱吸附后微波消解4min，用电位法测定COD，效果令人满意。

相关系数法是在一定条件下测定出水样的三辛胺（TOC）值,然后找出TOC与COD的关系,由此来预报溶液的COD,达到缩短测定时间,快速检测溶液中COD的目的。崔建升等对市政污水TOC与COD的相关性进行了研究,实验选取了15个校园污水样本进行测定结果发现

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分光光度法测定水的化学需氧量

市政污水中CODCr与TOC测定值之间具有显著的相关性,可用TOC测定代替CODCr测定。相关系数法简化了分析测试的时间，减少了工作量，提高了工作效率，但是这些经验性的公式适用范围窄，而且其测试时间还是较长，不能满足对水处理过程的调控要求。

连续流动分析法与标准回流法都是以重铬酸钾在酸性环境下以硫酸银为催化剂氧化水中还原性物质，其不同之处在于连续流动分析法反应试剂和水样是连续地进入反应和检测系统,用均匀地空气泡将每段溶液分隔开,在150℃恒温加热反应后溶液进入检测系统，测定标准系列和水样在420nm波长时的透光率,从而计算出水样的COD值。连续流动分析法,又称为流动注射法,该分析技术可运用于水样中COD值的测定,分析速度快、频率高、进样量少、精密度高。适于大批量样品连续测定。

袁洪志提出了一种用示波极谱二次导数测定环境水样中COD值的方法,即极谱法【５】，其原理是在强酸性溶液中,用重铬酸钾将水样中的还原性物质(主要是有机物)氧化,过量的重铬酸钾用极谱法测定其中Cr（Ⅵ）的量,然后根据所消耗Cr（Ⅵ）的量,间接求出水中COD值。本法能测定Cr（Ⅵ）的浓度范围为1～1000mg/L，可测COD值的浓度范围为20～600mg/L。该方法的优点是测定速度快、精度高、取样量少等优点。但使用的测定仪器较为精密,造成了测定成本较高。

肖开【６】等在H2SO4介质中, 用K2Cr2O7同COD水样反应,反应后水相中过量的Cr（Ⅵ）以Cr2O7－形式被三辛胺(TOA)萃入有机相中,而生成的Cr（Ⅲ）则留在水相中,用原子吸收光谱(AAS)测定有机相中的Cr（Ⅵ）或水相中的Cr（Ⅲ）,既可求得COD含量。本方法简便快速、需样量少且测定结果同标准方法一致,回收率为98%～108%,平均标准偏差为3.3%。

分光光度法具有测定结果准确度高，操作简单的优点，因此被人们普遍采用。而光度法中消解方式对实验结果的准确度和时间有重要影响。人们普遍采用的消解方式有：开管式消解、闭管式消解、超声波消解。

在水质化学需氧量的测定――重铬酸钾法的国家标准GB11914-89中明确指出：当氯离子的质量浓度超过1000mg/L时，COD最低允许值为250mg/L，低于此值测定结果不可靠。为了抑制氯离子的干扰和阻止有机物的散失，故国内外的学者开创了密封消解法【7】测定，其原理是在酸性介质中和催化作用下,于恒定温度下闭管回流一定时间,使试样中还原性物质被重铬酸钾氧化,同时Cr2O7－中的Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,试样中COD与由Cr2O7－还原生成的Cr（Ⅲ）的浓度成正比。反应生成的Cr（Ⅲ）和溶液中剩余的Cr2O7－在各自的吸收波长处有明显的吸收峰,利用分光光们的浓度,进而可测出水样的化学需氧量值。根据朗伯一比尔定理,建立COD标准系列与吸光度之间的线性回归方程,再由样品的吸光度即可计算 2

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样品的COD。比如HACH公司的COD测定仪，用HACH方法【8】虽然减少了试剂的消耗，用分光光度法代替了滴定法，减少了操作的麻烦。但其COD测定方法需HACH公司的自带的COD试剂包,且价格非常昂贵,限制了其在实际中的广泛应用

与之相反，于丽艳等提出了快速开管法加热消解【9】，消解温度为165℃，消解时间仅为12min，可同时消解十几甚至即使个水样，适用于大批样品的测定，而且试剂用量仅为标准法的1/10，试验比较安全。本文采取开管法，在146℃的硅油浴中加热回流消解30min，实验取得了良好的效果。

孙俊【10】认为，测定COD时，水样的均匀程度很难保证，尤其是一些悬浮的固体颗粒物再用移液管取样时很难被移取而这些颗粒物通常具有较高的COD值，是水体的重要污染物，因此作者提出了用水浴超声的方式使水样均化。钟爱国【11】也采用自己组装的超声波发生器对标准品和水样进行测定，结果与标准方法一致。Canals【12】等的研究表明：在使用超声消解法测定COD时，当氯离子的浓度高达7000mg/L时，仍可以不加掩蔽剂进行准确测定。

为缩短消解时间和提高实验的精确度，本文采用开管法和声化学消解法【13】。在酸性介质中和催化作用下,采用解热回流和超声波两种方法消解重铬酸钾和水样的混合物，使试样中还原性物质被重铬酸钾氧化,同时Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,试样中COD 与由Cr（Ⅵ）还原生成的Cr（Ⅲ）的浓度成正比。反应生成的Cr（Ⅲ）和溶液中剩余的Cr（Ⅵ）在各自的吸收波长处有明显的吸收峰,利用分光光度法测定它们的浓度,进而可测出水样的化学需氧量值。

2 实验部分

2.1 实验原理

在强酸性介质(浓H2SO4),催化剂（Ag2SO4-- H2SO4混合液）作用下，水样中的还原性物质(主要是有机物)被K2Cr2O7氧化，当水体清洁(COD≤150mg/L)时,可通过在420nm波长处比色测定反应瓶中剩余的Cr（Ⅵ）的量；当COD≥150mg/L时,可通过在620nm波长处比色测定反应瓶中生成的Cr（Ⅲ）的量。本实验所用水样COD含量低,可通过在420nm波长处比色测定反应瓶中剩余的Cr（Ⅵ）的量，绘制工作曲线，有待测水样的吸光度值，求出待测水样的COD含量。

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分光光度法测定水的化学需氧量

本实验采取回流消解和声化学消解 …… 此处隐藏：3303字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……