分析实验开题.docx

实验（设计）题目造纸厂排放废液中化学耗氧量COD的测定选题类型应用基础型课题来源自选题目学 院生命科学与理学院专 业化学指导教师吴明君职 称副教授姓 名赵岚舟年 级2011级学 号20114196开题报告（立题依据、研究的主要内容及预期目标、研究方案、论文进度安排、主要参考文献）1 立题依据化学耗氧量(COD 简写COD)是指在强酸、加热条件下，用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mgL 表示 。COD反映了水中受还原性物质污染的状况，是评价水体污染程度的一项重要指标，是国家环保部实施水污染控制节能减排的必测项目之一。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。化学需氧量（COD）的测定，随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值也有不同。检测COD的方法较多, 如重铬酸钾法3-4、紫外分光光度法、酸性高锰酸钾法5、电化学法、库仑法6及电位滴定法7-12等。目前，我国规定COD测定的标准方法为酸性高锰酸钾法和重铬酸钾法 ，通常采用Ag2SO4作催化剂，但是Ag2SO4价格昂贵、用量较大，分析成本高。如何降低COD分析成本，一直是一个热点研究课题。据相关资料报导，选用的催化剂大致有Mn(H2PO4)23 、MnSO4 、NiSO4 、CoSO4及Fe2(S04)3 、MnSO4一CuSO4 、MnSO4一CeSO4 、CuSO4 一KA12(SO4) 一Na2MoO49 等单组分或多组分体系为催化剂的测定分析方法，为开发廉价的COD测定方法提供了重要的数据参考。 应用普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾（KMnO4）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用。重铬酸钾（K2Cr2O7）法，氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。 有机物对工业水系统的危害很大。含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂，特别容易污染阴离子交换树脂，使树脂交换能力降低。有机物在经过预处理时（混凝、澄清和过滤），约可减少50%，但在除盐系统中无法除去，故常通过补给水带入锅炉，使炉水pH值降低。有时有机物还可能带入蒸汽系统和凝结水中，使pH降低，造成系统腐蚀。在循环水系统中有机物含量高会促进微生物繁殖。因此，不管对除盐、炉水或循环水系统，COD都是越低越好，但并没有统一的限制指标。在循环冷却水系统中COD（DmnO4法）5mg/L时，水质已开始变差。在饮用水的标准中类和类水化学需氧量(COD)15、类水化学需氧量(COD)20、类水化学需氧量(COD)30、类水化学需氧量(COD) 40。COD的数值越大表明水体的污染情况越严重。 目前国内外均采用标准回流法13 作为标准检测方法。其测定结果, 虽然数据具有可靠性高,重现性好等优点, 但测定时间长。尤其大批样品测定时耗时长、检测费用高、同时会带来对环境的二次境污染。因此, 采用紫外吸收光谱法建立所监测水样的COD 与紫外吸光度之间关系的数学模型, 直接测定水中COD 的测试方法简便、快速、省试剂、适于批量分析试样、同时还避免了对环境造成的污染14, 所以该种方法成为环境工作者研究的热点问题15-16 。2 实验内容采用重铬酸盐法：化学需氧量测定的标准方法以我国标准GB/T11914水质化学需氧量 的测定重铬酸盐法和国际标准ISO6060水质 化学需氧量的测定为代表，该方法氧化率高，再现性好，准确可靠，成为国际社会普遍公认的经典标准方法。其测定原理为：在硫酸酸性介质中，以重铬酸钾为氧化剂，硫酸银为催化剂，硫酸汞为氯离子的掩蔽剂，消解反应液硫酸酸度为9mol/L，加热使消解反应液沸腾，1482的沸点温度为消解温度。以水冷却回流加热反应反应2h，消解液自然冷却后，以试亚铁灵为指示剂，以硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾，根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量计算水样的COD 值。3 研究方案3.1 实验原理：在强酸性溶液中，一定量的重铬酸钾氧化水中还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作为指示剂。用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据硫酸亚铁铵溶液用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。 酸性重铬酸钾氧化性很强，可氧化大部分有机物，加入硫酸银做催化剂时，直链脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有机物却不易被氧化，吡啶不被氧化，挥发性直链脂肪族化合物、苯等有机物存在于蒸气相，不能与氧化剂液体接触，氧化不明显。氯离子含量高于2000mg/L的样品应先做定量的稀释，使含量降低至2000mg/L以下，在进行测定。 用0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大于50ml/L的COD值，用0.025mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定5-50mg/L的COD值，但准确性较差。3.2 实验仪器与试剂：3.2.1 500mL全玻璃回流装置。加热装置(电热板或变阻电炉)。25mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。3.2.2 重铬酸钾标准溶液：(c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L)；称取预先在120烘干2h的基准或优质纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。3.2.3 试亚铁灵指示液：称取1.485g邻菲罗啉(C12H8N2H2O)（phenanthnoline）0.695g硫酸亚铁(FeSO47H2O)溶于水中，稀释至100mL,贮于棕色瓶中。3.2.4 硫酸亚铁铵标准溶液c(NH4)2Fe(SO4)26H2O0.1mol/L：称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水中，边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。3.2.5 硫酸-硫酸银溶液：于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银。放置12d，不时摇动使其溶解。3.2.6 硫酸铜：结晶或粉末。3.2.7 WMXI微波消解仪3.3 标定方法： 准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，摇匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液(约0.15mL)，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。C=(0.250010.00)/V式中：C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/L)；V硫酸亚铁铵标准溶液的用量(mL)。3.4 测定步骤3.4.1 取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）置于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确加入10mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h(自开始沸腾计时)。对于化学需氧量高的废水样，可先取上述操作所需体积的1/10的废水样和试剂于15150mm硬质玻璃试管中，摇匀，加热后观察是否呈绿色。如果溶液呈绿色，再适当减少废水取样量，直至溶液不变绿色为止，从而确定废水样分析时应取用的体积。稀释时，所取废水样量不得少于5mL，如果化学需氧量很高，则废水样应多次稀释。废水中氯离子含量超过30mg/L时，应先把0.4g硫酸汞加入回流锥形瓶中，再加入20.00mL废水（或适量废水稀释至20.00mL），摇匀。3.4.2 冷却后，用90.00mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。3.4.3 溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。3.4.4 测定水样的同时，取20.00mL重蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。3.5 用吸量管准确移取500 mL水样于消解罐中，加入500 mL消解液和5.00 mL浓硫酸，再加入1.00 mL浓度为55 gL的CuSO4溶液，控制消解罐内试液体积小于15 mL。在微波快速消解炉中消解8min，取出冷却后，转移至锥形瓶中，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，记录消耗的硫酸亚铁铵量。4 计算CODCr(O2，mg/L)=81000(V0-V1)C/V式中：C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/L)；V0滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量(mL)；V1滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量(mL)；V水样的体积(mL)；8氧（1/2O）摩尔质量（g/mol）。5 设计项目（论文）进度安排第一阶段：2013年4月14日-2011年4月18日，确定论文题目，查询参考文献为撰写开题报告做准备。第二阶段：2013年4月18日-2011年4月27日，撰写开题报告和实验方案。第三阶段：2013年5月，准备实验材料，做预实验，根据预实验进一步修改实验方案。第四阶段：2013年5月-2011年6月，做各种条件实验，进行造纸厂排放废液中化学耗氧量COD的测定。第五阶段：2013年6月，处理实验数据。第六阶段：2013年10月，对本实验进行讨论、分析、评估、整理、撰写论文。6 主要参考文献1黄伟民, 吴振东, 崔永锁 水体中化学需氧量的快速测定J 污染防治技术, 2007, 20 ( 3)2李亚新, 赵晨红. 紫外分光光度法测定焦化废水的主要污染物J. 中国给水排水, 2001, 17( 1): 54- 56.3 G B/ T 119 14 一89 水质化学需氧量的刚定重铬酸盐法S4魏复盛, 齐文启 水和废水监测分析方法(第四版) M 北京: 中国环境科学出版社, 20025陈玉娥, 吴映辉, 朱丽华，等. 纳米二氧化钛-高锰酸钾协同光催化氧化体系快速测定学需氧量J.分析化学研究简报, 2006, 11(34)：15951598.6国家环保局. 水和废水监测分析方法. 第3版. 北京:中国环境科学出版社, 1989. 3547张晓红, 张霞, 赵伟. 分光光度法测定工业废水中化学需氧量J. 山东化工, 2005 , 34 ( 1) :35 一36 .8国家环保总局.水和水监测分析方法仁M .第4 版.北京:中国环境科学出版社, 2002 .中国环境监测总站. 环境水质监测质量保证手册M . 第2 版.北京:化学工业出版社, 199 9.9皮仙宏. H A C H 仪器法与回流法测定COD 的对比实验仁J .云南环境科学, 2004 , 23( 增刊) :1 96 一197 .10叶海明, 王静. H A C H C O D 测定仪分析方法的研究和改进J. 内蒙古石油化工, 2006 (8) , 8 一9.11Silva CR , Coneeieao CDC , VivianeG , etal. Teixeira determination o f the ehemiea loxygen demand ( COD) using aeoppereleetrod e : a elean altern ativ e m etho d J. Solid state eleetrochem , 2005 (10) :10 7一108 .12廖勇, 黄爱荣.COD 测定仪在工业废水中的应用J .仪器仪表与分析检浏, 2002 (1) :40 一41 .13国家环境保护总局水和废水监测分析方法 编委会. 水和废水监测分析方法M . 四版. 北京: 中国环境科学出版社,2006.14李昌厚. 紫外可见分光光度计M . 北京: 化学工业出版社,2005.15阎百瑞. 污水紫外吸光度与污水COD之间的关系