化學(xué)需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化學(xué)方法測(cè)量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量。廢水、廢水處理廠出水和受污染的水中,能被強(qiáng)氧化劑氧化的物質(zhì)(一般為有機(jī)物)的氧當(dāng)量。在河流污染和工業(yè)廢水性質(zhì)的研究以及廢水處理廠的運(yùn)行管理中,它是一個(gè)重要的而且能較快測(cè)定的有機(jī)物污染參數(shù),常以符號(hào)COD表示。
水樣在一定條件下,以氧化1升水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量為指標(biāo),折算成每升水樣全部被氧化后,需要的氧的毫克數(shù),以mg/L表示。它反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。該指標(biāo)也作為有機(jī)物相對(duì)含量的綜合指標(biāo)之一。
一般測(cè)量化學(xué)需氧量所用的氧化劑為高錳酸鉀或重鉻酸鉀,使用不同的氧化劑得出的數(shù)值也不同,因此需要注明檢測(cè)方法。為了統(tǒng)一具有可比性,各國(guó)都有一定的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)所加強(qiáng)氧化劑的不同,分別成為重鉻酸鉀耗氧量(習(xí)慣上稱(chēng)為化學(xué)需氧量,chemical oxygen demand,簡(jiǎn)稱(chēng)cod )和高錳酸鉀耗氧量(習(xí)慣上稱(chēng)為耗氧量,chemical oxygen,簡(jiǎn)稱(chēng)oc,也稱(chēng)為高錳酸鹽指數(shù))。
化學(xué)需氧量還可與生化需氧量(BOD)比較,BOD/COD的比率反映出了污水的生物降解能力。生化需氧量分析花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),一般在20天以上水中生物方能基本消耗*,為便捷一般取五天時(shí)已耗氧約95%為環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),標(biāo)志為BOD5。
測(cè)定方法:
重鉻酸鹽法
化學(xué)需氧量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法以我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB11914《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》和標(biāo)準(zhǔn)ISO6060《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定》為代表,該方法氧化率高,再現(xiàn)性好,準(zhǔn)確可靠,成為社會(huì)普遍*的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法。
其測(cè)定原理為:在硫酸酸性介質(zhì)中,以重鉻酸鉀為氧化劑,硫酸銀為催化劑,硫酸汞為氯離子的掩蔽劑,消解反應(yīng)液硫酸酸度為9mol/L,加熱使消解反應(yīng)液沸騰,148℃±2℃的沸點(diǎn)溫度為消解溫度。以水冷卻回流加熱反應(yīng)反應(yīng)2h,消解液自然冷卻后,以試亞鐵靈為指示劑,以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀,根據(jù)硫酸亞鐵銨溶液的消耗量計(jì)算水樣的COD 值。所用氧化劑為重鉻酸鉀,而具有氧化性能的是六價(jià)鉻,故稱(chēng)為重鉻酸鹽法。
然而這一經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法還是存在不足之處:回流裝置占的實(shí)驗(yàn)空間大,水、電消耗較大,試劑用量大,操作不便,難以大批量快速測(cè)定。
高錳酸鉀法
以高錳酸鉀作氧化劑測(cè)定COD,所測(cè)出來(lái)的稱(chēng)為高錳酸鉀指數(shù)。
分光光度法
以經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法為基礎(chǔ),重鉻酸鉀氧化有機(jī)物物質(zhì),六價(jià)鉻生成三價(jià)鉻,通過(guò)六價(jià)鉻或三價(jià)鉻的吸光度值與水樣COD 值建立的關(guān)系,來(lái)測(cè)定水樣COD 值。
采用上述原理,國(guó)外主要代表方法是美國(guó)*EPA.Method 0410.4 《自動(dòng)手動(dòng)比色法》、美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM:D1252—2000《水的化學(xué)需氧量的測(cè)定方法B—密封消解分光光度法》和標(biāo)準(zhǔn)ISO15705—2002《水質(zhì)化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)定小型密封管法》。我國(guó)是國(guó)家環(huán)保總局統(tǒng)一方法《快速密閉催化消解法(含分光度法)》。
快速消解法
經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)方法是回流2h 法,人們?yōu)樘岣叻治鏊俣龋岢龈鞣N快速分析方法。主要有兩種方法:一是提高消解反應(yīng)體系中氧化劑濃度,增加硫酸酸度,提高反應(yīng)溫度,增加助催化劑等條件來(lái)提高反應(yīng)速度的方法。國(guó)內(nèi)方法以GB/T14420—1993《鍋爐用水和冷卻用水分析方法化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鉀快速法》及國(guó)家環(huán)保總局推薦的統(tǒng)一方法《庫(kù)侖法》和《快速密閉催化消解法(含光度法)》為該方法的代表。國(guó)外以德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方法DIN38049 T.43 《水的化學(xué)需氧量的測(cè)定快速法》為代表。
上述方法同經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法相比,消解體系硫酸酸度由9.0mg/l 提高到10.2mg/l,反應(yīng)溫度由150℃提高到165℃,消解時(shí)間由2h 減少到10min~15min。二是改變傳統(tǒng)的靠導(dǎo)熱輻射加熱消解的方式,而采用微波消解技術(shù)提高消解反應(yīng)速度的方法。由于微波爐種類(lèi)繁多,功率不一,很難試驗(yàn)出統(tǒng)一功率和時(shí)間,以求達(dá)到好的消解效果。微波爐的價(jià)格也很高,較難制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法。
快速消解分光光度法
化學(xué)需氧量(COD)測(cè)定方法無(wú)論是回流容量法、快速法還是光度法,都是以重鉻酸鉀為氧化劑,硫酸銀為催化劑,硫酸汞為氯離子的掩蔽劑,在硫酸酸性條件測(cè)定COD 消解體系為基礎(chǔ)的測(cè)定方法。在此基礎(chǔ),人們?yōu)檫_(dá)到節(jié)省試劑減少能耗、操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確可靠為目的開(kāi)展了大量研究工作。
快速消解分光光度法綜合了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn),是指采用密封管作為消解管,取小計(jì)量的水樣和試劑于密封管中,放入小型恒溫加熱皿中,恒溫加熱消解,并用分光光度法測(cè)定COD 值;密封管規(guī)格為φ16mm 長(zhǎng)度100mm~150 mm壁厚度為1.0mm~1.2 mm 的開(kāi)口為螺旋口,并加有螺旋密封蓋。該密封管具有耐酸,耐高溫,抗壓防爆裂性能。一種密封管可作為消解用,稱(chēng)為消解管。
另一種型密封管即可作為消解用,還可作為比色管用于比色用,稱(chēng)為消解比色管。小型加熱消解器以鋁塊為加熱體,加熱孔均勻分布。孔徑φ16.1mm,孔深50mm ~100mm,設(shè)定的加熱溫度為消解反應(yīng)溫度。同時(shí),由于密封管適宜的尺寸,消解反應(yīng)液占據(jù)密封管適宜的空間比例。盛有消解反應(yīng)液的密封管一部分插入加熱器加熱孔中,密封管底部恒定165℃溫度加熱;密封管上部高出加熱孔而暴露在空間,在空氣自然冷卻下使管口頂部降到85℃左右;溫度的差異確保了小型密封管中反應(yīng)液在該恒溫下處于微沸騰回流狀態(tài)。緊湊的COD 反應(yīng)器可放置25 只密封管。采用密封管消解反應(yīng)后,消解液轉(zhuǎn)入比色皿可在一般光度計(jì)上測(cè)定,用密封比色管消解后可直接用密封比色管在COD 光度計(jì)上測(cè)定。在610nm 波長(zhǎng)可測(cè)定COD 值為100mg/L~1000mg/L 的試樣,在420nm 波長(zhǎng)處可測(cè)定COD 值為15mg/L~250mg/L 的試樣。該方法具有占用空間小,能耗小,試劑用量小,廢液減到小程度,能耗小,操作簡(jiǎn)便,安全穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠,適宜大批量測(cè)定等特點(diǎn),彌補(bǔ)了經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法的不足。
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