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    COD測定中氯離子幹擾消除方法的研究進展
    發布時間:2019/12/21點擊次數:

    摘要: 在COD監測實踐中發現氯離子對廢水COD的測定結果具有嚴重的幹擾。消除Cl-的幹擾可提高COD測定的重複性和準確性。文章從方法的原理和消除效果方麵對目前國內外在COD測試中采用的Cl-幹擾消除方法進行了評述。

    關鍵詞: COD測定; 氯離子; 幹擾; 消除方法

    在工業生產過程中產生大量廢水,為防止水體汙染,廢水應實現達標排放,而廢水排放是否達標由廢水的汙染指數決定,其中最重要的指標是化學需氧量( COD) 值。COD是指水樣在一定條件下用強氧化劑處理時其還原性物質消耗氧化劑的量,它反映水體受還原性物質汙染的程度。水中的還原性物質有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機物。因此,COD又往往作為衡量水中有機物含量多少的指標,也是水質評價的重要指標。在廢水COD的檢測分析過程中,氯離子是主要幹擾之一,水樣中Cl-極易被氧化劑氧化,影響測定結果。近年來,對COD測定方法的研究已取得了相當的進展,下麵對部分檢測方法作簡要的綜述。

    1. Cl-對COD測定的影響

    Cl-對COD測定的影響因素主要表現在兩方麵,一方麵在酸性條件下,Cl-能被Cr2O2 -7氧化,因消耗氧化劑導致測定結果偏高。另一方麵若反應體係中以銀鹽做催化劑,Cl-與銀反應生成AgCl 沉澱,導致催化劑濃度降低,使有機物氧化不夠完全,從而影響測定結果。

    2. COD測定中消除

    Cl-幹擾的方法在廣大環境監測工作者的不斷努力下,目前已經確定多種消除Cl-幹擾的方法,如汞鹽法、銀鹽沉澱法、標準曲線校正法、氯氣校正法、密閉消解法、HCl 去除法、高錳酸鉀法等。

    2.1 汞鹽法

    目前的國家標準GB11914-1989《水質化學需氧量的測定-重鉻酸鉀法》采用的是汞鹽法。該方法對Cl-質量濃度小於1000mg /L 的水樣,結果可靠且重現性好,但對於Cl-質量濃度超過1000mg /L 的水樣應先作定量稀釋後再測定,誤差較大。研究發現,測定含有Cl-水樣的COD值,即使采用HgSO4掩蔽Cl-,水樣的COD值仍然偏高,且誤差隨著Cl-濃度增加而增大。所以此方法對於COD很低而Cl-質量濃度很高的水樣不適用。另外該方法所需試劑量大,操作時間長,且所用掩蔽劑為毒性較大的HgSO4,容易對環境造成二次汙染。

    2.2 銀鹽沉澱法

    銀鹽沉澱法有兩種形式。一種是在消解前向水樣中加入適量的硝酸銀,充分攪拌,使之完全沉澱後,幹過濾或取其上清液測定COD值。加入硝酸銀的量,應使水樣中的Cl-完全沉澱但不要過量太多,以免生成硫酸銀沉澱影響終點觀察,其用量以m( AgNO3) : m( Cl-) ≈5: 1 為宜。另一種是先向水樣中加入適量的硝酸銀消除大部分Cl-的幹擾,剩餘的Cl-再用適量的硫酸鉻鉀處理,使Cl-與之反應生成絡合物,生成的絡合物吸附在AgCl 沉澱表麵,可阻止AgCl 解離而達到減少幹擾的目的。采用銀鹽沉澱法時,當待測水樣中存在懸浮物,除沉澱的同時會使廢水中的一些懸浮物被帶出,使測定結果產偏低差。另外操作過程中使用昂貴的銀鹽,提高了測定成本,因此對銀的回收利用可在一定程度上提高該方法的經濟效益。

    2.3 標準曲線法標準曲線校正法需先配製不同Cl-濃度的水樣測其COD值,找出Cl-與COD之間的線性關係,計算結果時加以修正。研究發現,用此方法測定的COD值與水樣真實COD值相比無明顯差異,且重現性實驗穩定可靠,是準確測定高氯離子質量濃度水樣的有效方法。此方法不使用汞鹽和銀鹽,具有環保性,同時可降低檢測成本。但每次實驗之前要繪製標準曲線,操作比較繁瑣。

    2.4 氯氣校正法

    采用與重鉻酸鉀法相同的消解測定條件,使汙染物的消解程度與重鉻酸鉀法完全一致,用NaOH 溶液吸收消解過程中氧化產生的氯氣,使用Na2 S2O3標準溶液滴定,把消耗的Na2 S2O3的量換算成消耗氧的量,即為Cl-的校正值。實際廢水COD值為COD表觀值與Cl-的校正值的差值。戴竹青等人經實驗後得出結論,標樣的相對誤差在1.5% ~ 5% 之間,RSD≤5. 5%,高氯廢水的RSD≤8.0%,證明該方法適用於高氯廢水的COD測定。該方法因與重鉻酸鉀法的消解條件相同,消解程度也保持一致,從而保證了測定值的準確性。但由於操作過程多了一次Cl2測定,耗時長,操作繁瑣且複雜。

    2.5 密閉消解法

    密封消解法是在密閉容器中進行消化,當Cl-氧化成Cl2並達到平衡後,再使用適當的掩蔽劑,則可以測定樣品的COD值。研究發現,密閉消解中氯離子對COD的幹擾值與氯離子濃度並無多大聯係,COD在100~1000mg /L,Cl-≤10000 mg /L 時,該方法的相對誤差<4.2%。與標準法相比,在測定高氯離子含鹽廢水COD值時,密閉消解法對氯離子幹擾的抑製效果也優於標準方法,能夠真實準確地反映廢水中的COD。該方法具有試劑用量少,無需冷卻用水、耗電少、減輕銀鹽和汞鹽造成的二次汙染等優點。但該方法的消解方式需在密閉環境下進行,實驗操作過程的安全性需要特別重視。

    2.6 HCl 去除法

    水樣中的Cl-在酸性液體中以HCl 氣體的形式釋放出來,用鉍吸收劑吸收除去,以此來降低Cl-的存在對COD測定結果的幹擾。但研究表明,在0.03g 吸收劑存在下,Cl-的去除率隨著Cl-的濃度的增加而降低,即便增加吸附劑用量,去除率增加並不明顯。該方法具有環保、快速、微型等特點。但在實際操作過程中,在除去HCl 的同時,水樣中揮發性的有機物也有被除去的問題,從而導致測定結果偏低。

    2.7 高錳酸鉀法

    高錳酸鉀法是用高錳酸鉀將樣品中的某些還原性物質氧化,反應後剩餘的高錳酸鉀用過量的草酸鈉溶液還原,再用高錳酸鉀標準液回滴過量的草酸鈉。該方法具有分析速度快、消耗費用低、環境汙染少、操作簡便等優點。但工業廢水水體中有機物的種類極其複雜,在酸性條件下,用高錳酸鉀法測定汙水中的COD,易出現重現性差、測定結果失實等問題。另外該方法測定的結果為高錳酸鉀指數,需轉換為化學需氧量。

    3. 結束語

    綜上可知,上述各種方法在實際操作中都有一定的優缺點和局限性,還有待進一步的改進和完善,通過對各自水質特點的分析,選擇合適的COD測定方法是解決問題的有效手段之一。目前不同COD測定方法交叉配合使用是解決COD測定的研究趨勢。總的來說,廣大學者在消除Cl-對COD影響方法的改進上做了很多工作,無毒、無汙染、便捷準確的COD測定方法是今後的發展方向。

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