分光光度法测定化学需氧量的探讨

2022-10-20

工业废水是水体的最主要污染源, 它量大面广。由于受产品、原料、药剂、工艺流程、设备构造、操作条件等多因素的综合影响, 所含的污染物质成分多, 组成复杂, 而且不同时间水质也有很大差异。工业污染源是目前造成水体污染的主要来源和环保的主要防治对象。化学需氧量因能对废水污染程度进行较好的量化表示, 成为了目前废水测试分析的一个重要指标, 是水质监测中的常规分析项目。目前大多数实验室测定化学需氧量均采用重铬酸钾氧化法, 而该方法的整个操作过程时间长, 受条件限制, 不能连续分析多个样品。况且操作中使用重铬酸钾-硫酸、硫酸银、硫酸汞等有毒试剂, 对人体伤害较大。基于此, 将分光光度法应用到化学需氧量的测定中。从浓度范围、测量波长、消化时间、正负偏差影响等多方面进行了研究探讨。

通过无数次的实验证明, 该方法测定的化学需氧量结果是准确的、可靠的。不仅缩短了分析时间, 提高了分析准确度, 而且操作简便、快捷, 毒性小。

一、实验部分

1. 测定原理

将少量的水样滴入装有反应剂 (包括催化剂、氯补偿剂、重铬酸钾、硫酸和汞盐) 的玻璃瓶中, 然后在 (150±2) ℃的反应器中培养反应瓶直至水中的有机物全部消化分解。冷却反应瓶, 用分光光度法测定COD含量。

2. 试剂

(1) 哈希公司生产的 (0~150) mg/L和 (0~1500) mg/LCOD反应瓶

(2) 邻苯二甲酸氢钾标准溶液:称取105℃干燥2h的邻苯二甲酸氢钾0.4251g溶于水, 并稀释至1000m L, 混匀。该标准溶液的理论COD值为500mg/L。

3. 仪器

(1) 干式培养器 (具有25个试管孔、150℃温度控制器和定时器)

(2) DR2010/DR5000分光光度计

4. 操作步骤

(1) 消化分解

将500m L水样倒入烧杯中, 高速搅拌2min, 确保悬浮物在水中均匀分布, 这样, 可提高实验的精确度及重现性;

打开COD反应器的电源, 预热至150℃ (反应器经检定) , 用毛巾包住一个COD反应瓶, 小心地拧开瓶盖;

将反应瓶倾斜45℃, 小心地加入已搅拌均匀的水样2.00m L (或取适量试样稀释后取2.00m L) , 若溶液溅出时, 停止实验;

小心安上瓶盖, 确保瓶盖拧紧。拿住瓶盖, 轻微摇晃反应瓶, 直至瓶内的溶液混合均匀;

将反应瓶放在预热后的COD反应器中, 在150℃加热所有的反应瓶2h;

用2.00m L不含有机物的去离子水做空白实验。每次实验中, 均做一个同体积去离子水的空白实验;

关闭反应器电源, 应该在反应瓶冷却之前, 摇晃反应瓶, 这样会使液面以上形成的小水珠混合到水中, 从而防止水样浊度, 将反应瓶放在试管架中, 冷却至室温。

2.分光光度法

在不同波长下, 用DR2010/DR5000分光光度计测定COD含量。

二、讨论

1. COD浓度范围和测量波长的选择

为了较好控制水污染, 我厂将COD内控指标定为小于100mg/L。COD分析分为常规监测和大于100mg/L时查找漏点检测这两种情况。根据近几年的分析数据可知, 常规监测时COD值一般小于100mg/L, 此时应选用低浓度的反应瓶 (≤150mg/L) 。若需查找漏点应选择高浓度 (≤1500mg/L) 的COD反应瓶, 即可将测量误差控制在较小范围。同时根据不同仪器还应选择较为合适的测量波长, 这样更能提高分析结果准确率。

下表是对50mg/L、500mg/L二种COD标准溶液进行了测定。

从上表可看出, 选择合适的浓度范围和测量波长, 能得到较为满意的测量结果。

2. 消化时间对结果影响

化学需氧量分析方法中对回流时间都有要求, 一般回流2h。因此测定一个COD含量至少需要3~4h才能完成。这么长的操作时间对正常分析来说还影响不大, 但对排污超标、需尽快找到超标原因的生产装置来说就显得特别漫长。针对这个情况, 对消化时间进行了分析、研究。得知在同一消化温度下, 消化20min和2h对COD测定结果影响较小。

通过大量的实验证明, 样品在 (150±2) ℃消化20min和2h, 所得到的测定结果基本相同, 分析误差均在3%范围内, 完全能满足测量要求。

3. 正负偏差对结果影响

DR2010/DR5000分光光度计由哈希公司研制生产。虽说每台仪器在出厂前, 经过严格检测, 满足其公布的技术指标。但由于地理环境、水质的不同, 加之仪器使用时间较长, 本身还存在一定的误差。为了验证同一标准COD溶液在不同仪器的测量结果, 查找每台仪器的测量偏差, 对不同COD标准值进行了实验, 结果如下:

从上表数据可看出, 不同仪器测定同一样品, 结果相差很大。

为了得到更为准确的分析结果, 将分析误差、仪器误差降低到最小, 我室对不同COD标准值做了大量的实验, 从众多实验数据中得知 (除去个别离散值外) , DR5000在测定值的基础上减去该值4%的偏差 (测定值-测定值*4%) , DR2010在测定值的基础上加上该值5%的偏差, 这样得到的结果才更为准确。