鈦白粉工業(yè)廢水中的化學(xué)需氧量測定
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摘要：鈦白粉生產(chǎn)污水處理廠出水中氯離子濃度高，為高氯廢水，會影響廢水中化學(xué)需氧量的測定。本實(shí)驗(yàn)選擇了一種市場推廣的快速檢測高氯廢水化學(xué)需氧量的檢測預(yù)制試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對高濃度氯離子的高濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品（樣品質(zhì)量濃度為132mg/L，氯離子質(zhì)量濃度為10000mg/L）和低濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品（樣品質(zhì)量濃度為32.5mg/L，氯離子質(zhì)量濃度為2500mg/L）進(jìn)行測試，相對偏差分別為6.2%和1.3%。結(jié)果表明該測定方法快速簡單，耗費(fèi)試劑少，精密度和準(zhǔn)確度高，在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，與氯氣校正方法測試結(jié)果一致，在檢測高氯廢水COD中有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：工業(yè)廢水；需氧量；鈦白粉
在特定的條件下用強(qiáng)氧化劑處理水樣，所消耗的氧化劑量稱為化學(xué)需氧量（COD），COD是綜合評價(jià)水體污染程度及衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量的重要指標(biāo)之一，也是工業(yè)生產(chǎn)廢水中的必測項(xiàng)目，可以真實(shí)且直接反映出水體的污染程度。而大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水如鈦白粉工業(yè)廢水，都含有不同濃度的氯離子，干擾COD的測定。其干擾主要有2方面原因：（1）氯離子可以和重鉻酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，消耗掉部分重鉻酸鉀，從而導(dǎo)致結(jié)果偏大；（2）氯離子和硫酸銀反應(yīng)，從而導(dǎo)致催化劑中毒。因此，COD的測定結(jié)果精確性受氯離子影響較大[1]。當(dāng)待測水體中氯離子質(zhì)量濃度超過2000mg/L時(shí)，應(yīng)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)HJ/T70—2001《高氯廢水化學(xué)需氧量的測定氯氣校正法》來測定COD。但是，該法不僅校正過程繁瑣，操作步驟復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤差；同時(shí)要消耗大量的硫酸汞，容易對環(huán)境造成汞污染；此外，這種方法對設(shè)備的密閉性要求高，分析人員的專業(yè)知識要求高，測試時(shí)間長，不宜進(jìn)行批量水樣的測定[2-3]。因此，快速檢測高氯廢水COD的方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。針對高氯廢水，本實(shí)驗(yàn)選擇了一種市場推廣的快速檢測高氯廢水COD檢測預(yù)制試劑，并且對比了氯氣校正法，將標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行平行測試，比較二者得到結(jié)果。試驗(yàn)表明這種快速檢測高氯廢水COD的檢測預(yù)制試劑更簡單可靠，具有推廣意義。
1材料與方法
1.1主要儀器
ATR-CWR3105消解儀（杭州陸恒生物科技有限公司）；DAZ-95型分光光度計(jì)（福州福特文精密儀器有限公司）；BRANDclassAprecision數(shù)字滴定儀（德國普蘭德公司）；1500C回流消解儀(上海蘭科儀器有限公司)。1.2主要試劑COD檢測預(yù)制試劑：購于哈希水質(zhì)分析（上海）有限公司，主要成分：硫酸汞、重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸、去離子水等。要求氯離子質(zhì)量濃度≤25g/L，測定范圍在0.025~0.25g/L之間；硫酸銀（Ag2SO4）、硫酸（H2SO4）、鉻酸鉀（K2CrO4）、硫酸汞（HgSO4）購自北京化學(xué)試劑廠，分析純；重鉻酸鉀（K2Cr2O7）標(biāo)準(zhǔn)品購自上海國藥化學(xué)試劑集團(tuán)有限公司。所有試劑按照《高氯廢水化學(xué)需氧量的測定氯氣校正法》配制。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1高氯廢水COD快速檢測方法（1）各組廢水樣品中分別加入檢測預(yù)制試劑中的強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀與硫酸，充分混合后于160℃中加熱消解15min，以排除氯離子干擾排除。水樣中的重鉻酸鹽離子（可氧化的有機(jī)混合物）通過氧化還原反應(yīng),鉻離子被氧化還原。（2）加熱結(jié)束后，放至密閉性能良好的容器降至常溫。（3）測定混合樣品的吸光度，選取測定波長點(diǎn)為625nm，分光光度計(jì)的內(nèi)置配套程序、標(biāo)準(zhǔn)曲線設(shè)置好，化學(xué)氧量（COD）可以在分光光度計(jì)上直接讀取。
1.2.2氯氣校準(zhǔn)法測定高氯廢水中的COD將定量硫酸汞（HgSO4）和重鉻酸鉀溶液（K2Cr2O7）加入水樣中，采用硫酸銀作催化劑用，在強(qiáng)酸介質(zhì)下沸騰2h回流，未被還原的重鉻酸鉀（K2Cr2O7）采用硫酸亞鐵銨滴定，換算成消耗氧的質(zhì)量濃度，即為COD值。用氫氧化鈉溶液吸收水樣中導(dǎo)出的氯氣，并用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)高氯廢水化學(xué)需氧量的測定氯氣校正法，通過換算滴定量即得消耗氧的濃度。表觀COD與氯離子校正之差，即為所測水樣的COD值。
2結(jié)果與討論
2.1消解時(shí)間與消解過程比較
在用氯氣校正法測定化學(xué)需氧量的實(shí)驗(yàn)過程中，高氯廢水消解器（放入樣品）不多于8孔，連接接收液后再將氮?dú)獾牧魉僬{(diào)節(jié)好，容器氣密性能良好，再進(jìn)行加熱消解環(huán)節(jié)，在消解過程中，需要控制沸騰回流2h，然后通氮?dú)?0~40min，待其冷卻至室溫即可對高氯廢水消解液進(jìn)行滴定并計(jì)算測量結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長（4~5h），且要配制的試劑種類較多，實(shí)驗(yàn)中會受實(shí)驗(yàn)操作人員的操作熟練度、儀器的氣密性、氮?dú)獾牧魉俚纫蛩赜绊懀瑹o法進(jìn)行大批量測試。在高氯廢水COD快速檢測方法中，檢測高氯廢水COD的消解過程為：取少量樣品放入消解器（可為32孔），消解溫度為160℃，保溫20min即可消解；待降至140℃后取出試管，輕輕搖勻；最后，將其置入試架降至常溫進(jìn)行測量，從表1可知，實(shí)驗(yàn)全程消耗時(shí)長較短，一般時(shí)間可以控制在40~60min，并可以進(jìn)行批量測試。本方法與氯氣校正法相比，在消解時(shí)間、所用測試消解樣品的數(shù)量上和整個消解過程中都具有明顯的優(yōu)勢。
2.2消除氯離子干擾的比較
預(yù)制試劑快速檢測高氯廢水COD的檢測法與氯氣校正法均采用硫酸汞去除干擾，而去除離子含量都相同，最高為20000mg/L，消除氯離子干擾的能力也幾乎相等，但是快速檢測法進(jìn)行測試時(shí)，取樣量僅為0.2mL，而采用氯氣校正法測定COD的取樣量為20mL，因此需加入更多量的硫酸汞，造成試劑浪費(fèi)，給環(huán)境汞污染治理造成更大的壓力。
2.3精密度與準(zhǔn)確度的比較
使用氯氣校正法和預(yù)制試劑快速檢測法對國家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品（132±23）mg/L（氯離子的質(zhì)量濃度為10000mg/L）分別進(jìn)行了11次平行測定，測定結(jié)果見表2。從表2可以看出，用這兩種方法檢測所得的結(jié)果與真實(shí)值非常接近，而在不確定標(biāo)準(zhǔn)值范圍的情況下，兩種測試方法所得的結(jié)果穩(wěn)定性優(yōu)異，其中11次COD檢測預(yù)制試劑法所得結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.2%，相對偏差為1%；氯氣校準(zhǔn)法所得結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.9%，相對偏差為0%，與真實(shí)值相近。因此，氯氣校正法與COD檢測預(yù)制試劑法測試結(jié)果基本表現(xiàn)一致，COD檢測預(yù)制試劑法可靠，具有廣闊的應(yīng)用前景。氯離子質(zhì)量濃度為2500mg/L的自稀釋標(biāo)樣35.3mg/L與氯離子質(zhì)量濃度為10000mg/L的國家環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品（132±23）mg/L，二者均分別用COD預(yù)制試劑檢測法進(jìn)行了11次平行測定，結(jié)果見表3所示。當(dāng)氯離子濃度很高時(shí)，低質(zhì)量濃度樣品（35.7mg/L）與高質(zhì)量濃度樣品（132mg/L）結(jié)果依然控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。兩種樣品測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.2%和2.7%。由此可知，COD檢測預(yù)制試劑法測定高低濃度樣品的結(jié)果與真值接近，測試結(jié)果可靠且具有良好穩(wěn)定性。
3結(jié)論
預(yù)制試劑COD檢測法操作簡單，速度快，試劑用量少，環(huán)保，并能進(jìn)行批量樣品檢測，具有精密度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，是一種快速檢測高氯廢水中COD的有效方法，在高氯離子鈦白粉工業(yè)廢水中COD定量檢測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]黃成,丁煒煒,郭豫.一種快速檢測高氯廢水化學(xué)需氧量的方法探討[J].科技與創(chuàng)新,2019,12:138-139.
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[3]沈碧君,趙洋甬,徐運(yùn),等.快速消解分光光度法測定高氯廢水中低濃度化學(xué)需氧量[J].化學(xué)分析計(jì)量,2016,25(3):69-72.
作者：孫璐 單位：山東道恩鈦業(yè)有限公司