邢竹 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津30402）

硫酸銅作為替代催化劑測定化學(xué)需氧量的應(yīng)用研究

邢竹 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津30402）

化學(xué)需氧量（COD）是常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目之一，主要用于測定污染較重的工業(yè)廢水及生活污水。但該方法中使用的催化劑為硫酸銀，測定成本較高。選擇硫酸銅作為替代催化劑，并對該催化劑的催化性能進(jìn)行研究分析。

化學(xué)需氧量 催化劑 硫酸銅

化學(xué)需氧量是反映水體中還原性污染物的主要指標(biāo)，也是水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測分析項(xiàng)目之一，目前工業(yè)廢水及污染較嚴(yán)重的水體大多采用重鉻酸鉀法進(jìn)行測定。[1]該方法具有測定結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。[2]但也存在加熱回流時(shí)間長，催化劑費(fèi)用高的問題，限制了該方法的使用。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器

加熱回流裝置、磨口三角瓶、錐形瓶、移液管、電爐。

1.2 試劑

0.250 0 mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、試亞鐵靈指示劑、濃度約為0.10 mol/L硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液、濃硫酸、硫酸-硫酸銀溶液、鄰菲羅啉指示劑、理論化學(xué)需氧量為500 mg/L鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、硫酸銅。

1.3 試驗(yàn)方法

將國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 11914-1989中催化劑Ag2SO4用Cu-SO4替代，其他操作步驟按國標(biāo)方法完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的選擇

用CuSO4替代Ag2SO4作為催化劑，對理論化學(xué)需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定。由于所采用作為催化劑的試劑不同，滴定終點(diǎn)顏色變化有所差異。結(jié)果如表1所示。

表1 CuSO4與Ag2SO4催化性能對比

由表1結(jié)果所示，催化劑為Ag2SO4時(shí)化學(xué)需氧量的測定值與已知理論化學(xué)需氧量的標(biāo)準(zhǔn)溶液理論值最接近，可用此催化劑的測定值作為標(biāo)準(zhǔn)來判斷替代催化劑CuSO4的催化性能。

2.2 CuSO4作替代催化劑

2.2.1 確定CuSO4用量 根據(jù)試驗(yàn)方法，分別加入替代催化劑CuSO40.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g，測定理論化學(xué)需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同CuSO4用量的測定結(jié)果

由上圖所示，加入CuSO40.3 g時(shí)，測定結(jié)果與理論值最接近，因此可將替代催化劑的加入量確定為0.3 g。

鄰苯二甲酸氫鉀是易氧化物質(zhì)，為測定CuSO4對含多種有機(jī)物的實(shí)際廢水的催化氧化能力，根據(jù)試驗(yàn)方法，加入硫酸銅0.3 g，對某食品廠廢水、景觀水和化工廠廢水的化學(xué)需氧量進(jìn)行測定，并對測定結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。

表2 CuSO4作催化劑實(shí)際水樣的測定結(jié)果

由上表可得出結(jié)論，CuSO4作為替代催化劑與標(biāo)準(zhǔn)方法中Ag2SO4作催化劑，測定結(jié)果相對誤差較小，可應(yīng)用于對水樣測定結(jié)果要求不高的情況。同時(shí)，由于CuSO4作為替代催化劑的測定結(jié)果均偏小，可見其催化氧化性能比Ag2SO4弱，因此可用于易被氧化物質(zhì)的測定中。

2.2.2 Ag2SO4與CuSO4混合配比 為使測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果更接近，試驗(yàn)中Ag2SO4與CuSO4以不同比例混合作催化劑測定理論化學(xué)需氧量為500 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，催化劑總量為0.3 g，測定結(jié)果見圖2。

圖2 不同催化劑配比的測定結(jié)果

由上圖可見，催化劑總質(zhì)量不變，部分Ag2SO4被CuSO4替代，測定結(jié)果準(zhǔn)確度仍可達(dá)到要求。可采用3:1的配比，既保證試驗(yàn)效果又大大降低了經(jīng)濟(jì)成本。

3 結(jié)論

化學(xué)需氧量測定在國家標(biāo)準(zhǔn)方法中采用Ag2SO4作為催化劑，如測定后廢水不經(jīng)處理直接排放易造成重金屬污染，且該催化劑使用成本較高。當(dāng)測定要求精度不高時(shí)，可用CuSO4作為替代催化劑，最佳加入量為0.3 g。為提高測定精度，亦可用Ag2SO4與CuSO4混合配比作為替代催化劑，Ag2SO4∶CuSO4為3∶1時(shí)催化氧化效果最好，并可在實(shí)際廢水的測定中應(yīng)用?！?/p>

[1]魏雪嬌，段勝彬.COD快速測定方法綜述[J].中國甜菜糖業(yè).1998（3）:38-40.

[2]呂正中,譚愛民,張磊.化學(xué)需氧量測定方法綜述[J].工業(yè)水處理，2000，20（10）:9-12.

2011-11-05