废水中cod的测定实验，污水中COD测定实验方案的探讨
废水中cod的测定实验，污水中COD测定实验方案的探讨 从表1可以看出， 反应液中[ H ] 浓度对COD的测定值有明显影响。当硫酸加入量低于14 mL时， COD测定值比标准值明显偏低， 且酸度越低，COD的测定值越小， 相对误差就越大；当硫酸加入量超过16 mL时， COD测定值符合要求；当硫酸加入量超过24 mL时， COD的测定值已基本不随硫酸用量的改变而发生较大的改变。由Cr2 O72 -的半反应及其能斯特方程可知， [ H ] 浓度对重铬酸钾的氧化性影响较大， 当硫酸用量不足时， 反应液中[ H ]浓度低， 重铬酸钾的氧化性不够强， 氧化不彻底， 导致COD测定结果偏低。实验中既要保证反应液中[ H ]浓度足够大， 又要保证比较经济， 因此选择[ H ] 浓度约为16 mol/L较合适， 这比国家标准方法中[ H ]浓度18 mol/L略低。 取20.00 mL标准水样， 重铬酸钾标准溶液的量为10.00 mL， 加入不同
更多关注公号：环保水处理（hbscl01）摘要：在采用国家标准方法进行重铬酸钾法测定污水中COD实验教学过程中， 存在试剂费用高、二次污染严重等缺点。新方案在不使用硫酸银和硫酸汞的条件下， 取水样20.00 mL， 加入10.00 mL重铬酸钾标准溶液和24 mL硫酸（密度为1.84 g/mL）， 加热回流2 h。实验结果减少了污染物的排放量， 而且大大降低了实验费用， 可以作为绿色化教学实验方案推广应用。
1引言化学需氧量（COD）是水质监测分析中最常测定的项目之一， 反映水体中有机物和还原性无机物（不包括Cl-）含量的高低。实验室测定COD的方法主要有重铬酸钾法[ 1] ， 和快速消解分光光度法[ 2] 。重铬酸钾测定法是在浓硫酸介质中以硫酸银为作催化剂， 用硫酸汞掩蔽Cl-离子， 回流2 h后， 以试亚铁灵为指示剂， 用硫酸亚铁铵滴定水样中剩余的重铬酸钾， 通过消耗硫酸亚铁铵的量计算化学需氧量。该方法使用有毒物质硫酸汞、贵重的硫酸银试剂以及大量的浓硫酸。若按照国家标准方法[ 1] 或教材[ 3] 中的方法进行教学实验， 势必消耗大量的试剂， 不仅排放的废液容易造成环境污染，而且实验费用也比较高。本文就是研究在不使用硫酸汞和硫酸银以及尽可能地降低浓硫酸用量的条件下， 探讨满足COD测定实验教学的实验条件。
2实验部分2.1仪器和试剂
实验使用的主要仪器为JH-12型COD恒温加热器及回流管。主要的试剂为：浓度为c（1/6K2 Cr2 O7 ）=0.250 mol/L的重铬酸钾标准溶液，浓度为c[ （NH4）2Fe（SO4）2 · 6H2 O] ≈0.10 mo1/L的硫酸亚铁铵标准滴定溶液， 理论COD值为500mg/L的邻苯二甲酸氢钾标准溶液， 1， 10 -邻菲罗啉指示剂溶液， 密度为1.84 g/mL的硫酸。所有的试剂均为分析纯， 使用的水为蒸馏水。
2.2实验方法
移取一定体积COD为500 mg/L的标准水样于消化管中， 准确加入一定量K2Cr2O7 标准溶液， 并加几粒沸石， 混匀， 加一定量的浓硫酸， 接好冷凝管， 充分混匀， 加热回流。冷却后， 加入2滴试亚铁灵指示剂， 用硫酸亚铁铵标准溶液滴至溶液由黄色经蓝绿色至红褐色为终点。同时进行空白实验，以消耗硫酸亚铁铵标准溶液的用量计算COD。
3结果与讨论3.1硫酸用量的确定
取20.00 mL标准水样， 重铬酸钾标准溶液的量为10.00 mL， 加入不同量的浓硫酸， 加热回流2 h， 实验结果见表1。
从表1可以看出， 反应液中[ H ] 浓度对COD的测定值有明显影响。当硫酸加入量低于14 mL时， COD测定值比标准值明显偏低， 且酸度越低，COD的测定值越小， 相对误差就越大；当硫酸加入量超过16 mL时， COD测定值符合要求；当硫酸加入量超过24 mL时， COD的测定值已基本不随硫酸用量的改变而发生较大的改变。由Cr2 O72 -的半反应及其能斯特方程可知， [ H ] 浓度对重铬酸钾的氧化性影响较大， 当硫酸用量不足时， 反应液中[ H ]浓度低， 重铬酸钾的氧化性不够强， 氧化不彻底， 导致COD测定结果偏低。实验中既要保证反应液中[ H ]浓度足够大， 又要保证比较经济， 因此选择[ H ] 浓度约为16 mol/L较合适， 这比国家标准方法中[ H ]浓度18 mol/L略低。
3.2水样用量的确定
移取不同体积的标准水样， 加入浓硫酸使反应液中[ H ]浓度达到16 mol/L， 分别加入水样体积一半量的重铬酸钾标准溶液， 测定水样的COD值，实验结果见表2。
从表2的实验数据可知， 在保证酸度不变和重铬酸钾用量相对过量的条件下， 改变水样量对COD测定结果基本没有影响。但水样用量太多，硫酸的用量增加， 造成实验费用增加；若水样用量太小， 虽然可以减少硫酸的用量， 但对回流不利，滴定时消耗硫酸亚铁铵标准滴定液的体积太小， 使误差增大。为此， 移取20 mL或25 mL水样比较合适， 这比教材[ 3]中水的用量50.00 mL少一半。
3.3重铬酸钾用量的确定
取20.00 mL水样， 加入不同量的重铬酸钾标准溶液， 加入相应的浓硫酸， 使反应液中的[ H ]浓度为16 mol/L， 用硫酸亚铁铵标准溶液滴定反应剩余的重铬酸钾， 消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积和测定的COD值见表3。
从表3可知， 滴定时消耗的硫酸亚铁铵标液的体积随重铬酸钾标准溶液的加入量改变而改变。在分别加入2.00 mL和4.00 mL重铬酸钾标准溶液时， 由于加入量不足， 反应液中没有重铬酸钾剩余， 也就无法滴定；在分别加入6.00 mL和8.00mL重铬酸钾标准溶液时， 虽然滴定空白溶液消耗了一定量的硫酸亚铁铵标液， 但滴定水样时消耗分别为2.80 mL和7.72 mL， 消耗体积太小， 可能导致较大的误差；在加入14.00 mL和16.00 mL时，滴定空白和试样消耗硫酸亚铁铵标液的体积都很大， 虽然能保证测定的准确度， 但试剂消耗过多。因此， 重铬酸钾标准溶液的加入量选择10.00 mL或12.00 mL最为合适。
3.4回流时间的确定
取20.00 mL标准水样， 重铬酸钾标准溶液的量为10.00 mL， 加入24 mL浓硫酸， 分别加热回流0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h和3.0 h， 实验结果见表4。从表4 可知， 当回流时间低于1.0 h时，氧化率低， 测定的相对误差也较大；回流时间超过1.5 h时， 测定结果的相对误差较小。实验选择2.0 h比较合适， 这也与国家标准方法一致。由此看来， 在没有使用Ag2 SO4 催化剂的条件下， 也不需要延长回流时间就可以达到测定要求。
3.5关于硫酸银和硫酸汞的使用
国家标准方法[ 1] 中加入硫酸银的目的是在重铬酸钾氧化有机物的过程中起催化作用。在酸性条件下， 芳烃及吡啶等难以被重铬酸钾氧化， 其氧化率较低。在硫酸银催化作用下， 直链脂肪族化合物可有效地被氧化。实验研究发现， 在[ H ] 离子超过14 mol/L的条件下， 不使用硫酸银催化剂， 邻苯二甲酸氢钾可以完全被重铬酸钾氧化。因此， 在进行COD测定教学实验时， 使用邻苯二甲酸氢钾配制的水样可以不使用硫酸银。
国家标准方法[ 1] 中加入硫酸汞的目的是消除氯离子的干扰。由于氯离子能被重铬酸盐氧化， 且能与硫酸银作用产生沉淀， 影响测定结果， 因此在回流前向水样中加入硫酸汞， 使Cl-与Hg2 反应生成HgCl42 -络合物以消除干扰。由于本实验采用的是配制的水样， 不含氯离子， 因此不需要加硫酸汞。
3.6实验试剂成本核算
每组实验按3个平行测定1个空白计， 本文实验按照20.00 mL水样计， 教材[ 3] 中方法按50.00mL水样计， 每组实验费用见表5。每组实验采用教材[ ]中的方法比本文方法多花费约11元， 若进行100组实验， 共多花费1 100元。由此可见， 采用本文方法可以大大节省实验的试剂费用。
在进行COD测定的教学实验时， 采用邻苯二甲酸氢钾配制水样， 在不使用催化剂硫酸银和Cl-掩蔽剂硫酸汞的条件下， 取水样20.00 mL， 加10.00 mL重铬酸钾标准溶液和24 mL密度为1.84g/mL的硫酸， 加热回流2 h， 不仅可以获得满意的实验结果， 而且可以大大降低试剂费用， 减少污染物的排放。因此， 可以作为绿色化教学实验方案推广应用。
