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        化學(xué)需氧量測(cè)定中去除氯離子干擾的應(yīng)用研究

        2020-11-05 05:27叢媛媛李樹(shù)謙
        綠色科技 2020年18期
        關(guān)鍵詞:氯離子水樣曲線

        叢媛媛,李樹(shù)謙

        (山東省威海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,山東 威海 264200)

        1 引言

        在日常監(jiān)測(cè)中經(jīng)常會(huì)遇到氯離子含量大于1000 mg/L,而COD含量低于100 mg/L的樣品。按照標(biāo)準(zhǔn)方法《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鉀法》(HJ828-2017),將水樣稀釋后進(jìn)行測(cè)定,往往會(huì)帶來(lái)很大的誤差,影響結(jié)果的準(zhǔn)確度。標(biāo)準(zhǔn)方法為了消除氯離子的干擾,加入HgSO4作為掩蔽劑,生成穩(wěn)定的絡(luò)合物,不再與Cr2O72-反應(yīng),從而消除干擾,但汞鹽法有其局限性。當(dāng)COD小于100 mg/L,氯離子在2000~20000 mg/L時(shí),水樣稀釋后會(huì)產(chǎn)生非常大的誤差。大量研究也表明,用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)定COD,氯離子的干擾程度與有機(jī)物濃度有很大的關(guān)系,有機(jī)物濃度越高,氯離子的干擾就越小,反之干擾越大[1]。

        2 合適監(jiān)測(cè)方法的確定

        關(guān)于COD測(cè)定中如何消除氯離子的干擾,國(guó)標(biāo)方法中有汞鹽法、氯氣校正法。不少學(xué)者也進(jìn)行了很多研究,先后提出了密閉消解法、銀鹽沉淀法、低濃度氧化劑法、標(biāo)準(zhǔn)曲線校正法等[2~4]。實(shí)際應(yīng)用中,采用國(guó)標(biāo)方法中的汞鹽法,對(duì)于高氯低COD的水樣,需要稀釋帶來(lái)很大誤差,而且硫酸汞含有劇毒,會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染;氯氣校正法,有關(guān)研究表明[1],其測(cè)量范圍在150 mg/L以上,也不適用高氯離子低COD水樣的測(cè)量。采用標(biāo)準(zhǔn)曲線校正法不加硫酸汞掩蔽氯離子而測(cè)定樣品的總COD值,將該值扣除氯離子校正值后,即為該樣品的真實(shí)COD值。該方法化驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,操作方便[4],可提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

        3 方法提要

        3.1 氯離子干擾機(jī)理

        在H2SO4—K2Cr2O7氧化體系中,氯離子可以被完全氧化。

        Cr2O72-+14H++6Cl-=2Cr3++3Cl2+7H2O

        理論上計(jì)算,氧化1 mg氯離子相當(dāng)于消耗0.226 mg的氧,由于消耗了氧化劑,對(duì)結(jié)果產(chǎn)生正干擾。

        3.2 試驗(yàn)條件探索

        配制2000 mg/L的氯化鈉溶液,取4組10 mL水樣,每組做4個(gè)樣品,第一、二組各加入5.00 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和15 mL濃硫酸,第一組消解0.5 h,第二組消解2 h;第三組加濃H2SO47.5 mL,第四組加濃H2SO415 mL,各消解2 h,結(jié)果如表1。

        由此可見(jiàn),消解0.5 h和消解2 h一樣,有99%的氯離子已經(jīng)被重鉻酸鉀氧化。在7.5 mL濃硫酸和在15 mL濃硫酸中氯離子氧化率無(wú)明顯差異,均可達(dá)到99%。

        3.3 校準(zhǔn)曲線的建立

        配制不同濃度的氯化鈉溶液中,加熱回流0.5 h測(cè)定TCOD,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

        表1 不同試驗(yàn)條件下的表觀COD值

        表2 不同氯離子含量下的TCOD測(cè)定值 mg/L

        以氯離子含量為橫坐標(biāo),測(cè)得的TCOD均值為縱坐標(biāo)做曲線,得出方程為:

        y=0.2222x-0.7333,r=0.9998

        (1)

        3.4 測(cè)定步驟

        (1) 用AgNO3滴定法測(cè)定氯離子含量,記為ρCl-。通過(guò)校準(zhǔn)曲線計(jì)算COD值,CODCl-=0.2222ρCl--0.7333。

        (2) 取10.00 mL水樣置于錐形瓶中,準(zhǔn)確加入5.00 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,連接冷凝管,從冷凝管上口加入7.5 mL濃H2SO4,混勻加熱。

        (3) 加熱回流0.5 h(自開(kāi)始沸騰時(shí)計(jì)時(shí))后,停止加熱;從冷凝管上口加入7.5 mL質(zhì)量濃度為20 g/L的H2SO4-Ag2SO4溶液,繼續(xù)加熱1.5 h,停止加熱冷卻后,從冷凝管上部加入蒸餾水,使溶液體積在70 mL左右。

        (4) 溶液冷卻后,用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,記錄(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。

        (5) 計(jì)算實(shí)測(cè)COD值,記為COD總,則水樣實(shí)際COD值為:

        COD實(shí)際=COD總-CODCl-

        (2)

        3.5 準(zhǔn)確度檢驗(yàn)

        配制50 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀,加入含不同濃度的氯離子溶液,測(cè)定TCOD值,通過(guò)校準(zhǔn)曲線計(jì)算氯離子CODCl-值,結(jié)果見(jiàn)表3所示。

        表3 不同氯離子濃度下鄰苯二甲酸氫鉀的測(cè)定值 mg/L

        由表3可見(jiàn),該方法對(duì)于測(cè)定高氯低COD水樣,準(zhǔn)確度較好。

        3.6 精密度檢驗(yàn)

        配制50 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀,加入氯離子含量為2500 mg/L的樣品,測(cè)定6次,結(jié)果見(jiàn)表4。

        表4 重復(fù)測(cè)定下鄰苯二甲酸氫鉀的測(cè)定值

        由表4可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%~4.0%之間,可滿足要求。

        4 結(jié)論

        在H2SO4-K2Cr2O7消解體系中,對(duì)于高氯離子低有機(jī)物含量的水樣,即使用硫酸汞掩蔽氯離子,測(cè)得的水樣的COD值仍然偏大,而且誤差隨著氯離子濃度的增加而增大。本方法不加劇毒物質(zhì)硫酸汞,減少二次污染;采用開(kāi)始半小時(shí)不加硫酸銀,待氯離子轉(zhuǎn)化為氯氣跑掉,消除氯離子的干擾,然后再加入硫酸銀,催化氧化大部分有機(jī)物。

        本方法采用重鉻酸鉀氧化法消解氯離子,與樣品處理同樣的消解條件下,利用氯離子含量與COD有良好的線性關(guān)系,得出校正曲線。用硝酸銀滴定法測(cè)得樣品中氯離子含量,用消解法取得樣品總的COD值,從曲線查得樣品氯離子的COD值,兩者之差得到實(shí)際樣品的COD值。結(jié)果表明,準(zhǔn)確度、精密度都能滿足要求,且設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便。適合污染源監(jiān)測(cè)中高氯離子低COD樣品的檢測(cè)。

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