毛海亮

微波消解法與標(biāo)準(zhǔn)回流法測(cè)定廢水中COD對(duì)比實(shí)驗(yàn)

毛海亮

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

分別通過微波消解法和標(biāo)準(zhǔn)回流法測(cè)定廢水中COD，并對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明：傳統(tǒng)的回流法操作繁冗，消耗時(shí)間長；微波消解法所用時(shí)間短，所需試劑少，減少了二次污染，分析精密度高，準(zhǔn)確度好，優(yōu)勢(shì)明顯。通過研究分析，為一線環(huán)境監(jiān)測(cè)工作者測(cè)定COD提供了更加便捷、可靠的檢測(cè)方法及依據(jù)。

微波消解法；標(biāo)準(zhǔn)回流法；COD

COD是衡量廢水污染程度的重要指標(biāo)之一，主要表征水體中有機(jī)化合物及部分還原態(tài)金屬化合物的含量，是環(huán)境保護(hù)行業(yè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水環(huán)境評(píng)價(jià)重要指標(biāo)，目前常用HJ828-2017《水質(zhì)化學(xué)需氧量重鉻酸鉀法》測(cè)定。該方法前期預(yù)處理有微波消解和標(biāo)準(zhǔn)回流2種方法，為確定這兩種消解方法在COD測(cè)定的精確性及相關(guān)性，通過對(duì)某高校小游園池塘污水及校園生活污水分別取樣、分析及測(cè)定，比較了這兩種消解方法的優(yōu)劣。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測(cè)定原理

微波消解法和標(biāo)準(zhǔn)回流法所采用的都是“硫酸—重鉻酸鉀消解體系”，微波消解法是在硫酸銀催化下，采用2 450 MHz的高頻電磁波（微波）能量來加熱反應(yīng)液，通過高頻微波能作用，消解液溫度迅速提升，消解罐內(nèi)壓強(qiáng)也迅速提高到203 kPa，在高溫高壓下達(dá)到快速消解的目的[1]。標(biāo)準(zhǔn)回流法是在溫度為146~148 ℃的常壓下加熱反應(yīng)液，通過電爐或電熱板來加熱反應(yīng)液，回流設(shè)備是冷凝管，一般回流管上口覆扣相當(dāng)口徑小燒杯，以提高回流內(nèi)壓，減少樣品蒸發(fā)外溢。水樣經(jīng)微波密封消解或標(biāo)準(zhǔn)回流法消解后，以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨進(jìn)行滴定，計(jì)算出COD值。在實(shí)際測(cè)定中，如果水樣中的氯離子濃度達(dá)到2 000 mg/L時(shí)，需加入適量的硫酸汞作為掩蔽劑，以測(cè)定高氯水中的COD。

1.2 儀器

TANK微波消解儀、聚四氟乙烯消解罐、全玻璃回流裝置、可控溫電爐、磨口250 mL錐形瓶、150 mL錐形瓶、5 mL吸量管、20 mL吸量管、50 mL滴定管、玻璃珠。

1.3 試劑

0.025 mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液，硫酸-硫酸銀催化劑，0.1 mol/L試亞鐵靈指示劑，0.1 mol/L硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定液，濃硫酸（分析純），硫酸汞（晶體、粉末）。

1.4 測(cè)定步驟

1.4.1 水樣采集

水樣選擇為某高校小游園中池塘水體及校區(qū)生活污水總排污口水體，參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，采用涉水采樣法，在校園小游園及總排污口處各采水樣4份。

1.4.2 微波消解法

用5 mL吸量管分別吸取兩種水樣各4份、5 mL置于8個(gè)消解罐中，準(zhǔn)確加入5.00 mL消解液和5.00 mL催化劑，加入0.2 g硫酸汞晶體（防止污水中的氯離子干擾），搖勻。將搖勻后的消解罐放入消解儀中，設(shè)定消解時(shí)間（見表1），儀器完成消解后取出消解罐自然冷卻。打開消解罐，將待測(cè)液轉(zhuǎn)移至150 mL錐形瓶中，清洗消洗罐，并將洗液倒回錐形瓶，加入指示劑，用0.100 mol/L的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴至終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨的用量[2]。

表1 消解時(shí)間設(shè)定表

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)回流法

分別取兩種混合均勻的水樣20.00 mL各4份，置于250 mL磨口的回流錐形瓶中，加入10.00 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及沸石（防止爆沸），加入0.2 g硫酸汞晶體（防止污水中的氯離子干擾），連接冷凝管，從冷凝管上口慢慢地加入30 mL硫酸-硫酸銀溶液，輕搖錐形瓶，使其混合均勻[3]，同時(shí)按同樣步驟做空白試驗(yàn)，加熱回流2 h后（自開始沸騰時(shí)計(jì)時(shí)），關(guān)閉電爐，待冷卻后，用90 mL蒸餾水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶，溶液總體積保持在140 mL，待溶液再度冷卻后加3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨進(jìn)行滴定，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，按下面公式進(jìn)行計(jì)算[4]：

式中：—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

0—滴定空白時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，mL

1—滴定水樣時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL

—水樣的體積，mL

8—氧（1/2 O）摩爾質(zhì)量，g/mol。

2 結(jié)果分析

2.1 微波消解法和標(biāo)準(zhǔn)回流法的對(duì)比

首先分別對(duì)小游園4個(gè)水樣和生活污水4個(gè)水樣檢測(cè)分析，進(jìn)行微波消解法和標(biāo)準(zhǔn)回流法2種消解方法橫向?qū)Ρ龋黄浯螌?duì)各水樣分別采用微波法和標(biāo)準(zhǔn)回流法，重復(fù)測(cè)定10次，進(jìn)行精密度及準(zhǔn)確度對(duì)比。結(jié)果見表2、表3。

表2 小游園水樣中COD的測(cè)定結(jié)果 (mg/L)

表3 生活污水中COD的測(cè)定結(jié)果(mg/L)

由表2、表3測(cè)定結(jié)果可以看出，兩種方法測(cè)定的COD結(jié)果很接近，但微波消解法試劑用量少，消解時(shí)間短，對(duì)環(huán)境污染少；而回流法消解時(shí)間長，冷卻水用量大，浪費(fèi)水資源。

2.2 兩種方法對(duì)生活污水測(cè)定結(jié)果對(duì)比

分別用微波消解法和標(biāo)準(zhǔn)回流法對(duì)采集的生活污水水樣進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4、表5

表4 微波消解法測(cè)定結(jié)果

表5 標(biāo)準(zhǔn)回流法測(cè)定結(jié)果

由表4、表5可見，采用微波消解法測(cè)定污水的平均值為399.5 mg/L，加標(biāo)回收率99.90%~ 100.40%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.00%；采用回流法測(cè)定污水的平均值為400.5 mg/L，加標(biāo)回收率為99.65%~ 99.95%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.00%。

上述測(cè)定結(jié)果表明，兩種方法對(duì)污水中的COD的測(cè)定結(jié)果較相近，加標(biāo)回收率均在允許范圍，但回流法的加標(biāo)回收率總體比微波消解法測(cè)定時(shí)低，回流法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差比微波消解法略高，精密度不及微波消解法。

3 結(jié)束語

在COD測(cè)定中微波法與回流法兩種方法有較高的相關(guān)性和可比性，測(cè)定結(jié)果也有較高的精密度和準(zhǔn)確度。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，微波法優(yōu)勢(shì)更加明顯，縮短了時(shí)間，降低成本，有助于改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，消解罐比回流裝置更容易清洗，大大節(jié)約了所消耗水和時(shí)間，采用新型儀器，完全滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的規(guī)定和要求，適合樣品分析實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)分析指標(biāo)均符合分析標(biāo)準(zhǔn)，具有普遍實(shí)用價(jià)值。

［1］梁湘棋.淺析重鉻酸鹽法及微波消解法測(cè)定水樣化學(xué)需氧量的結(jié)果差異[J].廣東化工，2015，42（15）：226-227+213.

［2］廖建萍，于珊. 微波密封消解COD速測(cè)儀的應(yīng)用及探討[J]. 中國公共衛(wèi)生，2001，17（5）：444-445.

［3］徐亭立，張蓉芳.微波消解法與回流法測(cè)定水中COD比較分析[J].廣州化工，2017，45（13）：123-124.

［4］李秀芹. 密封微波消解法快速測(cè)定化學(xué)需氧量的研究[J]. 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，32（1）：:42.

Comparative Experiment of Microwave Digestion Method and Standard Refluxing Method for Determination of COD in Wastewater

（Gansu Forestry Polytechnic, Gansu Tianshui 741020, China）

COD in wastewater was respectively determined by microwave digestion method and standard reflux method,and two sets of experimental data were compared and analyzed.The results showed that the traditional reflux method was cumbersome and consumed a long time; the microwave digestion method took less time, required fewer reagents, reduced secondary pollution, and had high analytical precision, good accuracy, and obvious advantages. The research and analysis can provide a more convenient and reliable detection method and basis for front-line environmental monitoring workers to determine COD.

microwave digestion method; standard reflux method; COD

2020-02-12

毛海亮（1983-），男，講師，碩士，甘肅省通渭人，2019年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、職業(yè)教育工作。

TQ420.7+11

A

1004-0935（2020）05-0570-03