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        采用TOC分析儀檢測高氯廢水COD濃度的研究

        2019-03-18 06:25:18吳正宗馬玉紅
        肥料與健康 2019年6期
        關(guān)鍵詞:重鉻酸鉀法測定光度法

        吳正宗,馬玉紅,常 沖

        (青海鹽湖工業(yè)股份有限公司 青海格爾木 816099)

        1 現(xiàn)有方法測定高氯廢水COD的局限性

        青海鹽湖工業(yè)股份有限公司所處地區(qū)年平均降雨量為35.0 mm,蒸發(fā)量為3 566.3 mm,蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量,因此通過綜合廢水處理中心處理后的廢水被送至蒸發(fā)塘進行自然氧化和蒸發(fā),在蒸發(fā)過程中廢水中的氯離子質(zhì)量濃度可高達(dá)40 000 mg/L以上,設(shè)計出水控制指標(biāo)中的化學(xué)需氧量(COD)質(zhì)量濃度為≤200 mg/L。

        COD作為環(huán)保控制的一項重要指標(biāo),是指在一定的條件下,采用一定的強氧化劑處理水樣時所消耗的氧化劑量。水中的還原性物質(zhì)有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等,但主要是有機物,故COD往往作為衡量水中有機物含量的指標(biāo)。目前,測定COD常用方法有《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 快速消解分光光度法》(HJ/T 399—2007)、《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》(HJ 828—2017)和《高氯廢水 化學(xué)需氧量的測定 氯氣校正法》(HJ/T 70—2001)。HJ/T 399—2007對未經(jīng)稀釋樣品的COD測定范圍在15~1 000 mg/L,要求氯離子質(zhì)量濃度不大于1 000 mg/L,對COD質(zhì)量濃度大于1 000 mg/L或氯離子質(zhì)量濃度大于1 000 mg/L的樣品可適當(dāng)稀釋后測定。HJ 828—2017的COD測定范圍在16~700 mg/L,要求氯離子質(zhì)量濃度不大于1 000 mg/L。HJ/T 70—2001適用于氯離子質(zhì)量濃度小于20 000 mg/L的高氯廢水,其檢出限為30 mg/L。

        青海鹽湖工業(yè)股份有限公司的高氯廢水中的氯離子質(zhì)量濃度高達(dá)40 000 mg/L以上,遠(yuǎn)高于HJ/T 399—2007和HJ 828—2017對氯離子濃度的要求。以出水控制指標(biāo)COD質(zhì)量濃度不大于200 mg/L計算,要使水樣中的氯離子濃度滿足HJ/T 399—2007以及HJ 828—2017的要求,其稀釋倍數(shù)最少要40倍,高的稀釋倍數(shù)將導(dǎo)致測定結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差,而且快速消解法和重鉻酸鉀法均需在加入氧化劑后加熱回流2 h,冷卻后再比色或滴定,一次試驗需耗時3 h。

        鑒于上述分析,急需開發(fā)一種可快速、準(zhǔn)確檢測高氯廢水中COD的方法,為青海鹽湖工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)裝置的可持續(xù)生產(chǎn)提供可靠的測定數(shù)據(jù)。

        2 TOC分析儀測定高氯廢水COD的原理

        TOC(總有機碳)是以碳的含量表示水中有機物的總量,是監(jiān)測有機污染物的重要方式。碳是一切有機物的共同成分,是組成有機物的主要元素,水樣的TOC值越高,說明水中有機污染物含量越高?!端|(zhì) 總有機碳的測定 燃燒氧化-非分散紅外吸收法》(HJ 501—2009)中采用高溫燃燒法測定TOC,水樣在燃燒管中被催化氧化燃燒,可燃燒的有機物生成二氧化碳,二氧化碳被導(dǎo)入非分散紅外檢測器,在特定波長下,一定范圍內(nèi)的二氧化碳含量與紅外線吸收強度成正比。

        COD和TOC都可作為衡量水中有機物污染程度的指標(biāo)。對于COD的測定,各標(biāo)準(zhǔn)都是采用重鉻酸鉀作為氧化劑,氧化其中較易氧化的有機物;TOC采用催化燃燒法測定,將可燃燒的有機物轉(zhuǎn)變成二氧化碳。因此,采用TOC分析儀來測定水中COD的含量在理論上是可行的。

        3 TOC分析儀測定高氯廢水COD的試驗

        3.1 主要試劑和儀器

        主要試劑:實驗室用水,符合國家標(biāo)準(zhǔn)《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》(GB/T 6682—2008)中一級水的相關(guān)要求;無二氧化碳水,將純水機制備的純水或超純水置于燒杯中煮沸蒸發(fā),蒸發(fā)量約為10%,冷卻后備用,使用時制備;鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4),基準(zhǔn)試劑,天津市化學(xué)試劑研究所;鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,c(KHC8H4O4)=0.004 17 mol/L,其COD理論值為1 000 mg/L。

        主要儀器:分析天平,MS204S,感量為0.000 1 g,梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司;非分散紅外吸收TOC分析儀,multi N/C2100,德國耶拿分析儀器股份公司;微量進樣器(注射器),500 μL,上海高鴿工貿(mào)有限公司;一般實驗室常用儀器。

        3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

        分別移取0.00、1.00、2.00、5.00、10.00和25.00 mL鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻,對應(yīng)的COD值分別為0.00、10.00、20.00、50.00、100.00和250.00 mg/L;在載氣(O2,體積分?jǐn)?shù)99.999%)流量160 mL/min、燃燒室溫度750 ℃,進樣量200 μL的操作條件下,采用TOC分析儀進行COD的測定,每個樣品重復(fù)測定2次;以CO2峰面積為橫坐標(biāo)、COD質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,結(jié)果如圖1所示。

        圖1 COD標(biāo)準(zhǔn)曲線

        3.3 測定步驟

        微量進樣器先用待測樣品清洗3次,然后準(zhǔn)確移取200 μL待測樣品并注入高溫氧化爐內(nèi),樣品內(nèi)的有機物經(jīng)高溫催化燃燒,生成的二氧化碳被非分散紅外檢測器檢測后,由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出相應(yīng)的COD值。

        4 試驗結(jié)果

        4.1 相同氯離子濃度樣品TOC分析儀測定結(jié)果

        采用TOC分析儀測定相同氯離子濃度(質(zhì)量濃度50 000 mg/L)、不同COD的標(biāo)準(zhǔn)樣品,每個樣品重復(fù)測定3次,測定結(jié)果的平均值如表1所示。

        表1 相同氯離子濃度樣品TOC分析儀測定結(jié)果

        4.2 不同氯離子濃度樣品TOC分析儀測定結(jié)果

        采用TOC分析儀測定不同氯離子濃度、相同COD(50.00 mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)樣品,每個樣品重復(fù)測定3次,測定結(jié)果的平均值如表2所示。

        表2 不同氯離子濃度樣品TOC分析儀測定結(jié)果

        4.3 高氯廢水樣品TOC分析儀測定結(jié)果

        采用TOC分析儀實測青海鹽湖工業(yè)股份有限公司處理后的高氯廢水(氯離子質(zhì)量濃度為37 826 mg/L)樣品,COD測定結(jié)果的平均值分別為152.11、151.98、151.96和152.19 mg/L。

        4.4 不同氯離子濃度樣品快速消解分光光度法測定結(jié)果

        采用快速消解分光光度法測定不同氯離子濃度、相同COD(50.00 mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)樣品,每個樣品重復(fù)測定3次,測定結(jié)果的平均值如表3所示。

        4.5 不同氯離子濃度樣品重鉻酸鉀法測定結(jié)果

        采用重鉻酸鉀法測定不同氯離子濃度、相同COD(40.00 mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)樣品,每個樣品重復(fù)測定3次,測定結(jié)果的平均值如表4所示。

        4.6 相同氯離子濃度樣品不同方法測定結(jié)果比較

        相同氯離子濃度(5 000 mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)樣品分別采用不同的方法測定COD,每種方法重復(fù)測定3次,測定結(jié)果的平均值如表5所示。

        表3不同氯離子濃度樣品快速消解分光光度法測定結(jié)果

        氯離子質(zhì)量濃度/(mg·L-1)COD實測值/(mg·L-1)相對誤差/%051.002.005050.000.0010050.000.0025052.004.0050054.008.001 00058.0016.005 000101.00102.00

        表4 不同氯離子濃度樣品重鉻酸鉀法測定結(jié)果

        表5 相同氯離子濃度樣品不同測定方法測定結(jié)果

        5 結(jié)語

        通過試驗,可以得出如下結(jié)論:①采用TOC分析儀測定高氯(50 000 mg/L)樣品COD時,測定結(jié)果接近理論值,準(zhǔn)確度高,平行性好,相對誤差小,非常適合高氯廢水COD的測定;②采用快速消解分光光度法測定樣品COD時,當(dāng)樣品中氯離子質(zhì)量濃度增大至5 000 mg/L時,測定結(jié)果相對誤差已經(jīng)高達(dá)102.00%,不適合高氯廢水COD的測定;③采用重鉻酸鉀法測定高氯含量樣品COD時,結(jié)果平行性和準(zhǔn)確度差,相對誤差達(dá)11.05%,不適合高氯廢水COD的測定。

        綜上所述,選擇TOC分析儀快速檢測高氯廢水的COD是適合的,不僅可以排除氯離子對檢測結(jié)果的嚴(yán)重干擾,而且分析流程簡單易操作、檢測時間短、數(shù)據(jù)平行性好、準(zhǔn)確度高,測定過程完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。

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