测定污水中COD的三种方法的比较.doc

西安航空技术高等专科学校 毕毕 业业 论论 文文 污水中有机物的测定污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 姓姓 名名 白王林 院系专业院系专业 动力工程系环境监测与治理技术 班班 级级 环境 909 学学 号号 063040390926 校内指导校内指导 徐 行 校外指导校外指导 张素君 王涛 实习单位实习单位 西安市环境监测站 提交日期提交日期 2009 年 5 月 20 日 西安航空技术高等专科学校毕业论文 I 目目 录录 污水中有机物的测定污水中有机物的测定 1 测定污水中测定污水中 CODCOD 的三种方法的比较的三种方法的比较 1 1 绪论绪论 2 2 实验研究目的实验研究目的 2 3 重铬酸钾回流法重铬酸钾回流法 2 3 1 实验目的 2 3 2 实验原理 2 3 3 实验干扰及消除 3 3 4 方法的适用范围 3 3 5 实验仪器 3 3 6 实验试剂 4 3 7 实验步骤 4 3 8 计算 5 3 9 实验数据处理 5 3 10 注意事项 6 4 高锰酸钾法高锰酸钾法 6 4 1 酸性法 6 4 1 1 实验目的 6 4 1 2 实验原理 7 4 1 3 方法的适用范围 7 4 1 4实验仪器 7 4 1 5 实验试剂 8 4 1 6实验步骤 8 4 1 7 计算 9 4 1 8 实验数据处理 9 4 1 9 注意事项 10 4 2 碱性法 10 4 2 1 实验原理 10 4 2 2 方法的适用范围 10 4 2 3 实验步骤 10 4 2 4 计算 10 5 分光光度法分光光度法 11 5 1 实验原理 11 5 2 方法的适用范围 11 5 3 实验仪器与试剂 11 5 4 实验步骤 12 5 5 实验数据处理 12 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 II 5 6 注意事项 12 6 方法比较方法比较 13 7 致谢致谢 13 8 参考文献参考文献 14 9 总结总结 14 西安航空技术高等专科学校毕业论文 1 污水中有机物的测定污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 白王林 西安航专 动力工程系 环境 909 班 陕西 西安 710077 摘摘 要 要 在工业废水水质监测中 化学需氧量 COD 的测定是一个重要的分析性指标 这 是由于 COD 浓度的高低将直接反映该废水的治理净化程度 利用重铬酸钾回流法 分光光 度法 高锰酸钾法测定水样中的 COD 比较了三种方法的精密度结果表明采用重铬酸钾回 流法 GB11914 89 测定 COD 具有重现性好 精确度和精密度高的优点 但存在溶解 时间长 效率低 CI 干扰大等不足 对大批量样品的测定有一定的局域性 而分光光度法 高锰酸钾法具有省时 省试剂 工作效率高等特点 可以作为重铬酸钾回流法的替代方法 关键词 关键词 污水 重铬酸钾回流法 高锰酸钾法 分光光度法 化学需氧量 中图分类号 中图分类号 X502 文献标识码 文献标识码 A A Determination of pollutants in sewage Determination of COD in wastewater comparison of three methods BAI Wang lin Xi an aircraft power engineering environment specifically 909 classes 710077 Xi an Shaanxi AbstractAbstract The water quality monitoring at industrial wastewater the chemical oxygen demand COD determination is an important analytical target This is because of the high and low COD concentration will directly reflect the degree of purification of waste water treatment The use of potassium dichromate reflux method Spectrophotometry Determination of potassium permanganate in water samples of the COD Comparing the three methods showed that the precision of the results of the use of potassium dichromate reflux method GB11914 89 Determination COD with good reproducibility accuracy and the advantages of high precision But there is dissolved a long time low efficiency such as chloride ion interference with less than great Samples for the determination of mass of the locality must have And spectrophotometry potassium permanganate method is time saving provincial reagents high efficiency potassium dichromate reflux method can be used as alternatives KeyKey words words sewage dichromate reflux method potassium permanganate method spectrophotometry chemical oxygen demand 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 2 1 绪论绪论 化学需氧量 COD 是指在强酸并加热的条件下 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 mg L 来表示 化学需氧量反映了水中受还 原性物质污染的程度 水中还原性物质包括有机物 亚硝酸盐 亚铁盐 硫化 物等 水被有机物污染是很普遍的 因此化学需氧量也作为有机物相对含量的 指标之一 但只能反映能被氧化的有机物污染 不能反映多环芳烃 PCB 二噁 英等的污染状况 CODGr是我国实施排放总量控制指标之一 水样的化学需氧量 可由于加入氧化剂的种类和浓度 反映溶液的酸度 反映温度和时间 以及催化剂的有无而获得不同的结果 因此 化学需氧量也 是一个条件性指标 必须严格按操作步骤进行 对于污水 我国规定用重铬酸钾法 其测得的值称为化学需氧量 国外也 有用高锰酸钾 臭氧 羟基作氧化剂的方法体系 如果使用 必须与重铬酸钾 法做对照实验 做出相关系数 以重铬酸钾法上报监测数据 2 实验研究目的实验研究目的 通过对比不同方法的优劣 探究更好的测定废水中 COD 的方法 3 重铬酸钾回流法重铬酸钾回流法 3 1 实验目的实验目的 a 掌握重铬酸钾回流法滴定原理及操作 b 学习重铬酸钾回流法测定废水中 COD 的方法 西安航空技术高等专科学校毕业论文 3 3 2 实验原理实验原理 在强酸性溶液中 用一定量的重铬酸钾氧化水样中还原性物质 过量的重 铬酸钾以试亚铁灵作指示剂 用硫酸亚铁铵溶液回滴 根据硫酸亚铁铵的用量 算出水样中还原性物质消耗氧的量 3 3 实验干扰及消除实验干扰及消除 酸性重铬酸钾氧化性很强 可氧化大部分有机物 加入硫酸银作催化剂时 直链脂肪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 氯离子能被重铬酸钾盐氧化 并且能与硫酸银作用产生沉淀 影 响测定结果 故在回流前向水样中加入硫酸汞 使成为络合物以消除干扰 氯 离子含量高于 2000mg L 的样品应先作定量稀释 使含量降低至 2000mg L 以下 在行测定 3 4 方法的适用范围方法的适用范围 用 0 25mol L 浓度的重铬酸钾溶液可测定大于 50mg L 的 COD 值 未经稀 释水样的测定上限是 700mg L 用 0 025mol L 浓度的重铬酸钾溶液可测定 5 50mg L 的 COD 值 但低于 10mg L 时测量准确度较差 3 5 实验仪器实验仪器 a 回流装置 250ml 锥形瓶的全玻璃回流装置 见图 2 1 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 4 图图 3 13 1 全玻璃回流装置全玻璃回流装置 b 加热装置 变阻电炉 c 50ml 酸式滴定管 3 6 实验试剂实验试剂 a 重铬酸钾标准溶液 1 6K2Cr2O7 0 25mol L 称取预先在 120 烘干 2h 的 基准或优级纯重铬酸钾 12 258g 溶于水中 移入 1000ml 容量瓶 稀释至标线 摇匀 b 试亚铁灵指示剂 称取 1 458g 邻菲啰啉 0 695g 硫酸亚铁溶于水中 稀释 至 100ml 贮存于棕色瓶中 c 硫酸亚铁铵标准溶液 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 标定方法 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 加入三滴试亚铁灵 液 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 2500 10 00 V 式中 C 硫酸亚铁铵标准溶液的浓度 mol L V 硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量 ml d 硫酸 硫酸银溶液 于 2500ml 浓硫酸中加入 25g 硫酸银 放置 1 2d 不时 西安航空技术高等专科学校毕业论文 5 摇动使其溶解 e 硫酸汞 结晶或粉末 3 7 实验步骤实验步骤 a 取 20 00ml 混合水样 或适量水样稀释至 20 00ml 置 250ml 磨口的回流锥 形瓶中 准确加入 10 00ml 重铬酸钾标准溶液及数粒洗净的玻璃珠或沸石 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 自开始沸腾时计时 注 注 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 与 15ml 150ml 硬质玻璃试管中 摇匀 加热后观察是否变成绿 色 如变成绿色 再适当减少废水取样量 直到溶液不变绿色为止 从而确定 废水样分析时应取用的体积 稀释时 所取废水样量不能少于 5ml 如果化学 需氧量很高 则废水样应多次逐级稀释 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 以下操作同 上 b 冷却后 用 90ml 水从上部慢慢冲洗冷凝管壁 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 c 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 d 测定水样的同时 以 20 00ml 重蒸馏水 按同样操作步骤作空白试验 记录 滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量 3 8 计算计算 CODGr 02 mg L V0 V1 C 8 1000 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 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 6 V1 滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量 ml V 水样的体积 ml 8 氧的摩尔质量 g mol 3 9 实验数据处理实验数据处理 计算数据 见表 3 1 表表 3 3 1 1 重铬酸钾回流法测定标样的结果重铬酸钾回流法测定标样的结果 3 10 注意事项注意事项 a 使用 0 4g 硫酸汞络合物氯离子的最高量可达 40mg 如取用 20 00ml 水样 即最高可络合 2000mg L 氯离子浓度的水样 若氯离子浓度较低 亦可少加硫酸 汞 保持硫酸汞 氯离子 10 1 若出现少量氯化汞沉淀 并不影响测定 b 对于化学需氧量小于 50mg L 的水样 应改用 0 0250mol L 重铬酸钾标准溶 液 回滴时用 0 01mol L 硫酸亚铁铵标准溶液 c 水样加热回流后 溶液中重铬酸钾剩余量应是加入量的 1 5 4 5 为宜 d CODGr的测定结果应保留三位有效数字 e 每次实验时 应对硫酸亚铁铵标准滴定溶液进行标定 室温较高时尤其应注 意其浓度的变化 f 回流冷凝管不能用软质乳胶管 否则容易老化 变形 冷却水不畅通 g 用手摸冷却水时不能有温感 否则测定结果偏低 h 滴定时不能激烈摇动锥形瓶 瓶内试液不能溅出水花 否则影响测定结果 理论值理论值 相对标准相对标准 样品合格率样品合格率 mg Lmg L 测定值 测定值 mg Lmg L 偏差 偏差 1 2 3 4 5 平均值 国标 124 7 123 126 127 128 123 125 4 1 83 100 国标 118 5 120 118 122 117 121 119 6 1 73 100 西安航空技术高等专科学校毕业论文 7 4 高锰酸钾法高锰酸钾法 化学需氧量的高锰酸钾法亦被称为高锰酸钾指数 是指在一定条件下 以 高锰酸钾为氧化剂 处理水样时所消耗的氧量 以氧的 mg L 来表示 水中部分 有机物及还原性无机物均可消耗高锰酸钾 因此 高锰酸钾指数常作为水体受 有机物污染程度的综合指标 4 1 酸性法酸性法 4 1 1 实验目的实验目的 a 掌握重铬酸钾回流法滴定原理及操作 b 学习重铬酸钾回流法测定废水中 COD 的方法 4 1 2 实验原理实验原理 在酸性 或碱性 条件下 高锰酸钾具有很高的氧化电位 因此它能将溶 液中多数有机物氧化 并以化学耗氧量来表示 以比较水中有机物含量的大小 其反应为 MnO4 8H 5e Mn2 4H2O 4 1 3 方法的适用范围方法的适用范围 a 适用于氯离子含量不超过 300mg L 的水样 b 当水样的高锰酸钾指数值超过 10mg L 时 则酌情分取少量试样 并用水稀 释后再行滴定 4 1 4 实验仪器实验仪器 a 沸水浴装置 见图 4 1 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 8 图图 4 4 1 1 沸水浴锅沸水浴锅 b 250ml 锥形瓶 c 50ml 酸式滴定管 d 定时钟 4 1 5 实验试剂实验试剂 a 高锰酸钾溶液 C 1 5 KMnO4 0 1mol L 称取 3 2g 高锰酸钾溶于 1 2L 水中 加热煮沸 使体积减少到约 L 放置过夜 用 G 3 玻璃砂芯漏斗 过滤后 滤液储于棕色瓶中保存 b 高锰酸钾溶液 C 1 5 KMnO4 0 01mol L 吸取 25mL 上述高锰酸钾 溶液 用水稀释至 250mL 储于棕色瓶中 使用前进行标定 并调节至 0 01mol L 准确浓度 c 1 3 硫酸 d 草酸钠标准溶液 C 1 2Na2C2O4 0 1000mol L 称取 0 6705g 在 105 110 烘干一小时并冷却的草酸钠溶于水 移于 100mL 容量瓶中 用水稀 释至标线 e 草酸钠标准溶液 C 1 2Na2C2O4 0 0100mol L 吸取 10 00mL 上述 草酸钠溶液移入 100mL 容量瓶中 用水稀释至标线 西安航空技术高等专科学校毕业论文 9 4 1 6 实验步骤实验步骤 a 取 100mL 混匀水样 如高锰酸盐指数高于 5mg L 则酌量少取 并用水 稀释至 100mL 于 250mL 锥形瓶中 b 加入 5mL 1 3 硫酸 摇匀 c 加入 10 00mL0 01mol L 高锰酸钾溶液 摇匀 立即放入沸水浴中加热 30 分钟 从水浴重新沸腾起计时 沸水浴液面要高于反应溶液的液面 d 取下锥形瓶 趁热加入 10 00mL0 0100mol L 草酸钠标准溶液 摇匀 立即用 0 01mol L 高锰酸钾溶液滴定至显微红色 记录高锰酸钾溶液消耗量 e 高锰酸钾溶液浓度的标定 将上述已滴定完毕的溶液加热至 70 准 确加入 10 00mL 草酸钠标准溶液 0 0100mol L 再用 0 01mol L 高锰酸钾溶液 滴定至显微红色 记录高锰酸钾溶液的消耗量 按照下式求得高锰酸钾溶液的 校正系数 K K V 00 10 式中 V 高锰酸钾溶液消耗量 mL 若水样经稀释时 应同时另取 100mL 水 同水样操作步骤进行空白实验 4 1 7 计算计算 a 水样不经稀释 高锰酸钾指数 O2 mg L 100 10008 10 10 1 MKV 式中 V1 滴定水样时高锰酸钾溶液的消耗量 mL K 校正系数 M 高锰酸钾溶液浓度 mol L 8 氧 1 2 O2 摩尔质量 b 水样经稀释 高锰酸钾指数 O2 mg L 2 01 10008 10 10 10 10 V MCKVKV 式中 V0 空白实验中高锰酸钾溶液消耗量 mL 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 10 K 校正系数 V2 水样量 mL C 稀释的水样中含水的比值 4 1 8 实验数据处理实验数据处理 计算数据 见表 4 1 表表 4 4 1 1 高锰酸钾法测定标样的结果高锰酸钾法测定标样的结果 4 1 9 注意事项注意事项 a 在水浴加热完毕后 溶液仍应保持淡红色 如变浅或全部褪去 说明高锰 酸钾的用量不够 此时 应将水样稀释倍数加大后再测定 b 在酸性条件下 草酸钠和高锰酸钾的反应温度应保持在 60 80 所以滴定操作必须 趁热进行 若溶液温度过低 需适当加热 4 2 碱性法碱性法 4 2 1 实验原理实验原理 在碱性溶液中 加一定量的高锰酸钾溶液于水样中 加热一定时间以氧化 水中还原性无机物和部分有机物 加酸酸化后 用草酸钠溶液还原剩余的高锰 酸钾并加入过量 再以高锰酸钾溶液滴定至微红色 4 2 2 方法的适用范围方法的适用范围 当水样中氯离子浓度高于 300mg L 时 理论值理论值 相对标准相对标准 样品合格率样品合格率 mg Lmg L 测定值 测定值 mg Lmg L 偏差 偏差 1 2 3 4 5 平均值 国标 103 7 101 102 105 106 102 103 2 2 1 100 国标 116 5 113 117 116 114 118 115 6 1 79 100 西安航空技术高等专科学校毕业论文 11 4 2 3 实验步骤实验步骤 a 分取 100ml 混匀水样 或酌情少取 稀释至 100ml 于锥形瓶中 加入 0 5ml 50 氢氧化钠溶液 加入 10 00ml 0 01mol L 高锰酸钾溶液 b 将锥形瓶放入沸水浴中加热 30min 从水浴重新沸腾起计时 沸水浴的液面 要高于反应溶液的液面 c 取下锥形瓶 冷却至 70 80 加入 1 3 硫酸 5ml 并保证溶液呈酸性 加入 0 0100mol L 草酸钠溶液 10 00ml 摇匀 d 迅速用 0 01mol L 高锰酸钾溶液回滴至溶液呈微红色为止 4 2 4 计算计算 同酸性法 5 分光光度法分光光度法 5 1 实验原理实验原理 在酸性溶液中 还原性物质与重铬酸钾反应 所生成的铬离子对 620nm 的 光有很大的吸收能力 其吸光度与铬离子浓度的关系服从朗伯 比尔定律 因 而 通过测定铬离子的吸光度可以间接测出试验的 COD 5 2 方法的适用范围方法的适用范围 本方法可以测定地表水 生活污水 工业废水 包括高盐废水 的化学需 氧量 水样因其化学需氧量值有高有低 因此在消解时应选择不同浓度的重铬 酸钾消解液进行消解 5 3 实验仪器与试剂实验仪器与试剂 a COD 测定管 11 支 b 751GW 分光光度计 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 12 c COD 消解装置 见图 5 1 图图 5 5 1 1 CODCOD 消解装置消解装置 d 重铬酸钾标准溶液 1 6K2Gr2O7 0 02500mol L e 催化剂 1 硫酸 硫酸银溶液 f 掩蔽剂 硫酸汞 分析纯 g 邻苯二甲氢钾标准溶液 COD 为 5000mg L 5 4 实验步骤实验步骤 a COD 测定管的配制 取 11 支 COD 测定管 每管中加入 1ml 重铬酸钾标准溶 液 3ml 1 硫酸 硫酸银溶液混合均匀盖上塞子备用 b 配制 COD 浓度为 15 30 45 50 100 200 300 400 500 600mg L 的 标准溶液 c 取 11 支已加过试剂的试管 在第一支管中加入 2ml 去离子水 作空白 其 余 10 支分别加入 2ml 不同浓度的 COD 标准液 盖上塞子摇匀 在 COD 加热器上 于 160 消解 30min 冷却至室温 在 751GW 分光光度计上测其吸光度 绘制 COD 曲线 d 测定待测水样 西安航空技术高等专科学校毕业论文 13 5 5 实验数据处理实验数据处理 实验数据 见表 5 1 表表 5 5 1 1 分光光度法测定表样的结果分光光度法测定表样的结果 5 6 注意事项注意事项 a 测定高氯水样时 水样取完后 一定要先加掩蔽剂而后再加其它试剂 次序不能颠倒 若出现沉淀时 说明掩蔽剂使用的浓度不够 适当提高掩蔽剂 使用浓度 b 对于 50mg L 以上的样品 若经消解后水样无色 且没有悬浮物时 也 可以用比色法进行测定 更为简单 6 方法比较方法比较 由以上三表可见精密度和准确度都非常可靠 用这三种方法对不同浓度的废水 水样进行对比测定 结果 见表 6 1 表表 6 6 1 1 三种方法对不同废水的测定结果三种方法对不同废水的测定结果 编号编号 原浓度原浓度 回流法回流法 分光光度法分光光度法 高锰酸钾法高锰酸钾法 1 1170 1175 1050 1080 2 507 516 343 465 3 500 495 440 445 4 650 660 624 583 5 205 208 204 180 6 150 151 90 99 7 理论值理论值 相对标准相对标准 样品合格率样品合格率 mg Lmg L 测定值 测定值 mg Lmg L 偏差 偏差 1 2 3 4 5 平均值 国标 104 5 103 102 104 106 106 104 2 1 71 100 国标 124 7 125 126 127 122 123 124 6 1 66 100 白王林 污水中有机物的测定 测定污水中 COD 的三种方法的比较 14 7 330 336 357 320 8 90 88 84 93 9 35 31 41 35 结果表明 测定水样 COD 时重铬酸钾回流法时间是 2h 分光光度法是 40min 高锰酸钾法煮沸时间是 30min 所以 在测定水样 COD 时采用分光光度 法和高锰酸钾法可以提高 COD 的测定效率 7 致谢致谢 2008 年 3 5 月期间 有幸在西安市环境监测站毕业实习令我受益良多 因 此我要特别感谢站上及学校各位领导能给我们这次机会 通过这两个多月的实 习 我们不仅巩固了所学的专业知识 同时还可以加强操作技能 然而我要感 谢指导老师 张老师 王老师和徐老师 张老师和王老师她们给了我改进实 验的构思也教会了我实验中必须注意的问题 加强了我对实验的认知及操作能 力 徐老师则在论文的写作方面给了我重要地帮助 没有各位老师的指导我不 可能顺利完成毕业实习与论文写作 除此之外我更感谢学校和环境监测站能给我们这次机会 其实对我个人这 不仅是一次实习机会 它可能是我以后人生重要的一课 因此 无论以后的生 活 工作 学习中 我希望那个每个人都想我一样幸运 更希望每个人也都能 奉献自己的一份爱心 8 参考文献参考文献 1 国家环保总局 水和废水监测分析方法 第四版 S 北京 科学出版社 2002 210 226 2 茹志刚 废水治理工程技术 M 北京 中国环境科学出版社 1989 3 薛叙明 环境工程技术 M 北京 化学工业出版社 2002 4 许宁 胡伟光 环境管理 M 北京 化学工业出版社 2007 5 郭