水污染问题的严重程度使人们的水资源保护意识日益增强,而更好地对水质进行系统科学的检测就显得极为重要。COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量,是国际普遍采用的一种水质监测方法。通过这种方法能够有效衡量我国水体污染的程度,而COD中的重铬酸钾法就是在加热过程中作为消耗氧化剂的量。但是这种方法还存在很多的弊端,需要相关工作人员加以重视,能够结合实际改进水质测定方法,从而有利于我国水质测定工作的顺利开展,保护自然环境和水资源,符合社会的发展需求。
1 重铬酸钾法测定COD中存在的问题
COD中的国标法指的就是重铬酸钾法,具有一定的应用价值,确实能够帮助工作人员进行水质的测定,同时也是应用时间较久、推广最普遍的方法。这种方法是具有优点的,在重现性能以及测量效果上都能体现出一定的价值,但是和它的优点相比,其弊端也较多。重铬酸钾测定水中COD的方法就像一把双刃剑,能够完成目标且具有效果,但是过程中的问题以及所带来的后果同样是一种新的难题,这种难题就是它的弊端,这是经过实践的积累和前人经验总结出来的结论,需要有关人员加以重视。主要的弊端具体有以下几种:
1.1 耗时长,耗能多
重铬酸钾法是在加热条件下进行的,时间约2小时,产生的耗能较大。而水样的测定一般都在3个多小时,滴定的环节也是手动的,不符合工作需要。因为现代生活和工作都是快节奏的,在水质现场检测的环节更是要求快和准,所以重铬酸钾法的应用不适应工作人员进行快速分析的要求,总体来说耗时太长。
1.2 试用剂量大
重铬酸钾法中所要用到的溶液容量很多,每个水样都要10mL,而其他溶液的需要量也较大,且每个水样的测定费用都不低于5元,造成了成本的增加。
1.3 耗费人力,工作效率低下
在应用重铬酸钾法时要用到冷凝装置,先不说能否及时提供设备,就其安装而言都是一项复杂的工作,耗时耗力,工作效率低下。而且,操作人员需要进行系统的训练,才能满足工作要求,这都需要大量的人力支撑。另外,实验场地面积要求很大,对于用水用电安全有一定的影响。
1.4 排污严重
应用COD的重铬酸钾法会产生很多废液,而这些废液中又含有很多重金属,甚至含有具有剧毒的汞盐。而排放这些没有经过系统处理的废水就会造成环境的严重污染,同时也造成了新的难题,对于空气、环境、健康都具有恶劣的影响。
1.5 氯的干扰对结果造成误差
实验证明,COD的国标法在测定含氯离子废水时存在较大误差,即使使用硫酸汞做掩蔽剂来消除氯离子的影响,当废水中氯离子的质量浓度超过2g/L时,仍然会使COD的测定产生误差,尤其是对COD值低的水样。当废水中氯离子的质量浓度超过2g/L甚至高达10~20g/L,而COD值低时,重铬酸钾法测定COD显得力不从心,原因是水样中氯离子与消化剂、催化剂反应,使测定结果产生较大偏差,进而使得结果受到很大的干扰。
2 COD测定方法的改进研究
2.1 加热时间的改进
针对重铬酸钾测定水中COD方法的弊端,只有做出相应的改进,才能满足工作人员的要求。实践证明,可以对加热时间做出改进。提高加热速度的方法主要有以下几种:
(1)加热过程中的硫酸可以用硫酸磷酸这种混合酸来代替,进而提高加热速度。在试验中,有人发现在回流环节,可以改变药物,让化学反应加快,就是应用这些混合酸代替传统的硫酸,这不失为一种有效的方法。通过提高这种氧化能力,将加热时间由2小时缩减为1小时,并且不会对水质测定结果做出改变。实验证明,通过这种方法能够缩减加热时间。
(2)通过改变加热方式,进而改变加热速度。这种方法的优点是所产生的误差很小。具体改变的加热方式是火焰加热消化法和油浴消化法。这些加热方法不是固定的,还有一些其他的加热方法也能改变加热时间。
(3)改变测定方法,进而加快速度。节能加热法、比色法、催化快速法等都是通过改变测定方法提高加热速度,具有一定的科学性。实践证明,效果良好,值得推广。
2.2 COD标准样品稳定性分析
为保证监测数据的准确可靠,测定的同时应用已知浓度的标准溶液进行校核试验。由复盛主编的《水和废水监测分析方法》中要求,此溶液用时新配。无论是使用国家COD标准样品,还是自配的邻苯二甲酸氢钾标准溶液,每次的使用率约为5%,造成消耗品的大量浪费。通过对500mg/L的COD标准溶液,采用了加浓硫酸调pH<4、低温(约4℃)保存的方法,并对其稳定性进行试验,结果见表1。试验表明,在所述条件下,COD标准溶液在20d的保存期内较稳定,适合分析质控的要求。
表1 不同存放时间的500mg/L的COD标准溶液测定结果
2.3 消除氯的干扰
目前含高浓度氯化物的废水COD测定中,消除氯离子干扰的有效方法除了常用的硫酸汞掩蔽法外,科学工作者还提出了硝酸银法。通过在高氯水样中加入适量硝酸银,使水样生成氯化银沉淀,彻底去除氯离子对COD测定的干扰。
2.4 加热耗能的降低
为了节约能耗,实验人员可以采用其他型号的消解器代替国标法中的加热回流冷凝装置来测定COD。比色步骤可以使用消解炉对电炉进行替代,不仅可以节约消解占用的时间,同时一个轻便的小型消解炉可以让12个水样同时进行消解工序,其中节约的人力与物力自不必说。
2.5 人工消耗大、效率低的改进
在应用重铬酸钾测定水中COD时,会有人工消耗大以及效率低等弊端。这就需要工作人员能够意识到此类问题,并能进行相关的改进,采取一些有效办法降低成本消耗,提高工作的效率。而经过资料的查找,可以看到应用消解炉的改进方法具有不错的效果。它不仅能控制加热的时间,自身的性能也是其优点,体积小,可以携带,质量较好,能够有效解决人工消耗的问题。通过运用这种方法,使得工作人员在一定程度上工作效率有所提升。
2.6 其他注意事项
(1)在对三角烧瓶进行清洗时,一般情况下不必使用肥皂液,原因是在实验过程中这些三角烧瓶只会接触到大量的酸性溶液,只需要使用流动清水进行冲洗即可。如果发现此时的烧杯较脏,可以在皂液中浸泡一些时间,然后取出进行冲洗,之后再用酸性溶液浸泡。针对于其他玻璃制品,如果使用了皂液清洗,需要用酸性试剂进行浸泡。
(2)冷凝水的流量一定要达到相关要求,温度降至用手触摸时不会感到温热感,否则实验的结果就会偏低,无法进行参考。
(3)溶液的温度已经完全冷却到室内的基础温度时即可进行滴定步骤,因为只有严格控制温度,才能保障数据结果的误差控制在一定的数值内。
(4)冷凝管使用完毕以后使用蒸馏水冲洗就好,不使用时应将管口的两头用滤纸进行封死,并做绑紧处理。
3 结语
水资源的污染问题一直是社会关心的问题,未来水资源的使用以及排放都是值得探讨的话题。而COD的水质测定方法是不可或缺的水质检测方法。通常普遍应用的是重铬酸钾法,通过利用这种方式测定水中的污染物,以供研究人员分析,进而有针对地采取一些举措,控制水体污染的程度。但是随着时代的发展,这种方法在使用的过程中弊端越来越多,不能满足测定水质的需要,甚至还会出现重金属污染等现象。所以,这就对重铬酸钾测定水中COD方法的改进工作提出了新的要求。通过改进,未来COD的测定方法能够更加的自动化、便捷化、微量化、合理化等,促进社会文明和谐地建设,促进社会的可持续发展。
参考文献
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[2]沈柳君.重铬酸钾法测定COD存在问题及改进研究进展[J].华东科技(学术版),2016,(3).
[3]杨玉敏,胡洁,张少丹.水质COD测定方法的改进研究[J].化学分析计量,2016,25(6).
(作者黄石光供职于佛山市铁人环保科技有限公司)