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摘 要:在长期的废水COD监测实践中发现Cl-很大程度上影响着测定的准确性,如何消除Cl-的干扰,提高COD测定的重复性和准确度,同时减轻二次污染,是广大环境监测者非常关注并且着重研究的问题。本文综合分析了Cl-对COD测定的影响原因,并介绍了COD测试中消除Cl-干扰的方法原理和应用实例。
关键词:COD测定 Cl- 干扰 消除方法
一、COD的测定
1.化学需氧量COD(ChemicaloxygenDemand)
是水质监测中必不可少的项目,其含义指在一定条件下用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量,以氧的mg/L来表示,COD反映了水中受还原性物质污染的程度。在检测分析过程中,水样中Cl-极易被氧化剂氧化,大量的Cl-使得测定结果偏高,高氯低COD废水的测定更是现在面临的一个难题。在实际监测中发现,化工废水Cl-含量都很高,其COD测定需要对Cl-进行屏蔽后进行测定。广大环境监测工作者在Cl-对COD测定干扰方面做了大量工作,下面从Cl-影响方式和现有的Cl-干扰消除方法两方面进行阐述。
2.Cl-的干扰与消除
在《水质化学需氧量的测定-重铬酸钾法》中,明确指出水样中Cl-含量过高时需要加入硫酸汞等屏蔽剂加以屏蔽,其影响因素主要表现为两点。
3.Cl-被氧化的反应方程式
Cl-被氧化剂氧化,因而消耗氧化剂导致测定结果偏高,具体反应方程式为:
二、COD测定中消除Cl-干扰的方法及应用
对水样进行稀释是简单有效的方法之一,国标中也提到对Cl-含量超过2000mg/L水样进行稀释,但对于高氯低COD的水样稀释倍数过高会影响测定精度。目前,消除Cl-的干扰方法大量涌现,主要有汞盐法、银盐沉淀法、标准曲线校正法、氯气校正法、密闭消解法、低浓度氧化剂法、氧化法、铋吸收剂除氯法等。我厂主要采用汞盐法。
1.汞盐法
汞盐法也叫硫酸汞络合法,是国标中屏蔽Cl-的方法。即用作为Cl-掩蔽剂,与Cl-的质量比以10:1为宜。此法对于Cl-质量浓度小于200mg/L时效果很显著,但当Cl-浓度很高时测定结果还是偏高,并且误差随着Cl-浓度增加而增大。由于本身有剧毒,并且废液中的汞盐很难处理,并且会对环境产生二次污染,促使广大学者对无毒无污染测定方法的研究,使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量科达40mg,如取用20.00ml水样,即最高可络合2000mg/L氯离子浓度的水样。若氯离子浓度较低,亦科少加硫酸汞,使保持硫酸汞:氯离子=10:1(W/W).出现少量氯化汞沉淀,并不影响测定。
2.曲线校正法
2.1该法具体操作步骤为:先配制不同C1-浓度的水样,测出其COD值,绘制COD-C1-标准曲线;然后取两份相同的待测含氯水样,其中1份测出其中Cl-的含量,查COD-Cl-标准曲线求出Cl-对应的COD值(CODcl-),另1份在不加掩蔽剂的情况下,测其Cl-与有机物共同产生的COD值(COD表观);最后水样的实测COD值:ρ(COD实测)=ρ(COD表观)-ρ(CODcl-)。
2.2标准曲线校正法无需加入硫酸汞,是对汞盐法的改进,但由于各操作者所使用的条件(如酸度,重铬酸钾浓度和回流时间等)不同,使得氯的氧化程度不一样,因此这些“标准曲线”不易为他人所借用,每次测定之前都要先绘制,显得比较烦琐。但是如果水样中的Cl-在COD测定时能够完全被氧化的话,那么就可以直接由所测得的表观COD减去Cl-的理论COD而得到水样的实测COD,即ρ(COD实测)=ρ(COD表观)-0.226×ρ(Cl-)。方法是在不加硫酸银催化剂的情况下,让Cl-被重铬酸钾完全氧化,然后再按标准方法消解水样,实验表明,利用这种完全氧化的方法,Cl-的氧化率在99.5%以上,COD的实测值与实际值具有良好的一致性,且可用于高氯低COD废水的测定,但前提是要确定合适的重铬酸钾浓度、酸度和回流时间等实验参数,以保证Cl-的完全氧化,否则结果会有很大的误差。
3.银盐沉淀法
3.1银盐沉淀法通常有两种操作方式:一种是对水样进行预处理,即在消解前向水样中加入适量的硝酸银,然后取沉淀Cl-之后的上清液进行测定。加人硝酸银的量,应使水样中的Cl-完全沉淀但不要过量太多为宜,对于Cl-的质量浓度超过10000mg/L的水样,进行预先除氯是很有必要的。
3.2另一种是采用硝酸银和硫酸铬钾作为Cl-的掩蔽剂,适量硫酸铬钾的加入是为了抑制消解过程中少量Cl-氧化反应的进行。这种无汞盐分析方法对于El-的质量浓度达到1500mg/L,而COD值低至85mg/L的水样,也能有效地抑制Cl-的干扰。时在测足时调整硫酸的用量,降低反应体系的酸度,可进一步抑制Cl-的氧化,当水样COD的质量浓度在33-508mg/L范围内,Cl-的质量浓度达到10000-30000 mg/L时,相对误差为-7.4%-+7.7%,有效扩大了该法的应用范围。
3.3银盐沉淀法使用贵重的银盐,提高了测量成本,实验之后对银进行回收再利用,可在一定程度上提高该方法的经济效益。另外当水中存在悬浮物时,在AgCl沉淀生成过程中,会发生共沉淀和絮凝作用,那么在第一种操作方式下这些沉淀会随着AgCl沉淀的除去而除去。而且当Ag+沉淀除去之后,水样中的硝酸根并没有跟着消除,这就相当于加入了硝酸,硝酸与硫酸混合之后成为一种强氧化剂,可以氧化一些还原性的物质。这样说来,用硝酸银来代替硫酸汞测得的COD值会有些偏低。
4.铋吸收剂除氯法
4.1该方法的原理是在COD测定消解之前让水样中的Cl-在酸性液中以HCl气体释放出来,然后被悬放在反应管中的铋吸收剂吸收而预先除去,以此来降低Cl-的存在对测定结果的干扰。与标准法对照,该法准确度和精密度均无显著性差异。但其消解方式(烘箱或微波消解)与国家标准方法不一样。同时从实际的研究结果来看,在0.03g吸收剂存在下,当Cl-质量浓度为200mg/L时去除率只有90%,同时Cl-的去除率还会随着初始Cl-的浓度
的增加而降低,所以对于高氯低COD的水样要想得到较真实可靠的COD结果,进一步提高Cl-的去除率是很有必要的。
三、结论
上述各种方法在实际应用时都有一定的适用条件和局限性,还有待进一步的改进和完善,加强各种方法之间的交叉渗透对探索新的消除Cl-干扰的方法具有一定的意义。总的来说,消除Cl-干扰的方法是要朝着准确、快速、环保的方向发展,综上可知,消除Cl-对COD影响的方法使广大学者在方法的改进上做了很多工作,都向着无毒无污染、便捷准确的方向发展,但各种方法在实际应用时都有一定的适用范围和局限性,还有待进一步的改进和完善,加强各种方法之间的交叉渗透对探索新的消除Cl-干扰的方法具有一定的意义。
参考文献
[1]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第四版增补版)[M].北京:中国环境科学出版社.2006:220-22.
[2]刘玉风,曲东芳,王莉.高氯离子废水COD快速测定方法的研究[J].地下水.2008.30(5):129-130.?[3]王俊霞,王文才,王俊荣.高氯离子低浓度COD水样的分析技术[J].中国环境监测.2006.22(2):4-6.
[4]王志强,闫毓,桑玉全等.密封消解法测定高氯离子含盐废水CODCr的探讨[J].油田气环境保护.2002.12(1):38-40.转贴于论文联盟 http://www.lwlm.com.
关键词:COD测定 Cl- 干扰 消除方法
一、COD的测定
1.化学需氧量COD(ChemicaloxygenDemand)
是水质监测中必不可少的项目,其含义指在一定条件下用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量,以氧的mg/L来表示,COD反映了水中受还原性物质污染的程度。在检测分析过程中,水样中Cl-极易被氧化剂氧化,大量的Cl-使得测定结果偏高,高氯低COD废水的测定更是现在面临的一个难题。在实际监测中发现,化工废水Cl-含量都很高,其COD测定需要对Cl-进行屏蔽后进行测定。广大环境监测工作者在Cl-对COD测定干扰方面做了大量工作,下面从Cl-影响方式和现有的Cl-干扰消除方法两方面进行阐述。
2.Cl-的干扰与消除
在《水质化学需氧量的测定-重铬酸钾法》中,明确指出水样中Cl-含量过高时需要加入硫酸汞等屏蔽剂加以屏蔽,其影响因素主要表现为两点。
3.Cl-被氧化的反应方程式
Cl-被氧化剂氧化,因而消耗氧化剂导致测定结果偏高,具体反应方程式为:
二、COD测定中消除Cl-干扰的方法及应用
对水样进行稀释是简单有效的方法之一,国标中也提到对Cl-含量超过2000mg/L水样进行稀释,但对于高氯低COD的水样稀释倍数过高会影响测定精度。目前,消除Cl-的干扰方法大量涌现,主要有汞盐法、银盐沉淀法、标准曲线校正法、氯气校正法、密闭消解法、低浓度氧化剂法、氧化法、铋吸收剂除氯法等。我厂主要采用汞盐法。
1.汞盐法
汞盐法也叫硫酸汞络合法,是国标中屏蔽Cl-的方法。即用作为Cl-掩蔽剂,与Cl-的质量比以10:1为宜。此法对于Cl-质量浓度小于200mg/L时效果很显著,但当Cl-浓度很高时测定结果还是偏高,并且误差随着Cl-浓度增加而增大。由于本身有剧毒,并且废液中的汞盐很难处理,并且会对环境产生二次污染,促使广大学者对无毒无污染测定方法的研究,使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量科达40mg,如取用20.00ml水样,即最高可络合2000mg/L氯离子浓度的水样。若氯离子浓度较低,亦科少加硫酸汞,使保持硫酸汞:氯离子=10:1(W/W).出现少量氯化汞沉淀,并不影响测定。
2.曲线校正法
2.1该法具体操作步骤为:先配制不同C1-浓度的水样,测出其COD值,绘制COD-C1-标准曲线;然后取两份相同的待测含氯水样,其中1份测出其中Cl-的含量,查COD-Cl-标准曲线求出Cl-对应的COD值(CODcl-),另1份在不加掩蔽剂的情况下,测其Cl-与有机物共同产生的COD值(COD表观);最后水样的实测COD值:ρ(COD实测)=ρ(COD表观)-ρ(CODcl-)。
2.2标准曲线校正法无需加入硫酸汞,是对汞盐法的改进,但由于各操作者所使用的条件(如酸度,重铬酸钾浓度和回流时间等)不同,使得氯的氧化程度不一样,因此这些“标准曲线”不易为他人所借用,每次测定之前都要先绘制,显得比较烦琐。但是如果水样中的Cl-在COD测定时能够完全被氧化的话,那么就可以直接由所测得的表观COD减去Cl-的理论COD而得到水样的实测COD,即ρ(COD实测)=ρ(COD表观)-0.226×ρ(Cl-)。方法是在不加硫酸银催化剂的情况下,让Cl-被重铬酸钾完全氧化,然后再按标准方法消解水样,实验表明,利用这种完全氧化的方法,Cl-的氧化率在99.5%以上,COD的实测值与实际值具有良好的一致性,且可用于高氯低COD废水的测定,但前提是要确定合适的重铬酸钾浓度、酸度和回流时间等实验参数,以保证Cl-的完全氧化,否则结果会有很大的误差。
3.银盐沉淀法
3.1银盐沉淀法通常有两种操作方式:一种是对水样进行预处理,即在消解前向水样中加入适量的硝酸银,然后取沉淀Cl-之后的上清液进行测定。加人硝酸银的量,应使水样中的Cl-完全沉淀但不要过量太多为宜,对于Cl-的质量浓度超过10000mg/L的水样,进行预先除氯是很有必要的。
3.2另一种是采用硝酸银和硫酸铬钾作为Cl-的掩蔽剂,适量硫酸铬钾的加入是为了抑制消解过程中少量Cl-氧化反应的进行。这种无汞盐分析方法对于El-的质量浓度达到1500mg/L,而COD值低至85mg/L的水样,也能有效地抑制Cl-的干扰。时在测足时调整硫酸的用量,降低反应体系的酸度,可进一步抑制Cl-的氧化,当水样COD的质量浓度在33-508mg/L范围内,Cl-的质量浓度达到10000-30000 mg/L时,相对误差为-7.4%-+7.7%,有效扩大了该法的应用范围。
3.3银盐沉淀法使用贵重的银盐,提高了测量成本,实验之后对银进行回收再利用,可在一定程度上提高该方法的经济效益。另外当水中存在悬浮物时,在AgCl沉淀生成过程中,会发生共沉淀和絮凝作用,那么在第一种操作方式下这些沉淀会随着AgCl沉淀的除去而除去。而且当Ag+沉淀除去之后,水样中的硝酸根并没有跟着消除,这就相当于加入了硝酸,硝酸与硫酸混合之后成为一种强氧化剂,可以氧化一些还原性的物质。这样说来,用硝酸银来代替硫酸汞测得的COD值会有些偏低。
4.铋吸收剂除氯法
4.1该方法的原理是在COD测定消解之前让水样中的Cl-在酸性液中以HCl气体释放出来,然后被悬放在反应管中的铋吸收剂吸收而预先除去,以此来降低Cl-的存在对测定结果的干扰。与标准法对照,该法准确度和精密度均无显著性差异。但其消解方式(烘箱或微波消解)与国家标准方法不一样。同时从实际的研究结果来看,在0.03g吸收剂存在下,当Cl-质量浓度为200mg/L时去除率只有90%,同时Cl-的去除率还会随着初始Cl-的浓度
的增加而降低,所以对于高氯低COD的水样要想得到较真实可靠的COD结果,进一步提高Cl-的去除率是很有必要的。
三、结论
上述各种方法在实际应用时都有一定的适用条件和局限性,还有待进一步的改进和完善,加强各种方法之间的交叉渗透对探索新的消除Cl-干扰的方法具有一定的意义。总的来说,消除Cl-干扰的方法是要朝着准确、快速、环保的方向发展,综上可知,消除Cl-对COD影响的方法使广大学者在方法的改进上做了很多工作,都向着无毒无污染、便捷准确的方向发展,但各种方法在实际应用时都有一定的适用范围和局限性,还有待进一步的改进和完善,加强各种方法之间的交叉渗透对探索新的消除Cl-干扰的方法具有一定的意义。
参考文献
[1]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第四版增补版)[M].北京:中国环境科学出版社.2006:220-22.
[2]刘玉风,曲东芳,王莉.高氯离子废水COD快速测定方法的研究[J].地下水.2008.30(5):129-130.?[3]王俊霞,王文才,王俊荣.高氯离子低浓度COD水样的分析技术[J].中国环境监测.2006.22(2):4-6.
[4]王志强,闫毓,桑玉全等.密封消解法测定高氯离子含盐废水CODCr的探讨[J].油田气环境保护.2002.12(1):38-40.转贴于论文联盟 http://www.lwlm.com.