
水質化學需氧量(COD)測試是評估水體中有機物和還原性無機物污染程度的重要手段,其核心原理是通過強氧化劑氧化水樣中的還原性物質,測定消耗的氧化劑量并換算為氧的消耗量(mg/L)。以下是幾種常用測試方法的詳細說明及注意事項:
一、常用測試方法
1. 重鉻酸鹽法(CODcr,國標法)
原理:在強酸性條件下,以重鉻酸鉀為氧化劑,硫酸銀為催化劑,硫酸汞為氯離子掩蔽劑,加熱回流2小時使水樣中的還原性物質氧化。冷卻后,以試亞鐵靈為指示劑,用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定剩余的重鉻酸鉀,根據消耗量計算COD值。
適用范圍:地表水、生活污水、工業廢水等高濃度COD水樣(16~700 mg/L)。
優缺點:
優點:氧化率高(95%~100%),結果準確,是國標推薦方法。
缺點:回流裝置占空間大,水、電消耗多,試劑用量大,操作不便,難以大批量快速測定。
2. 高錳酸鉀法(CODMn)
原理:在酸性或堿性條件下,以高錳酸鉀為氧化劑,氧化水樣中的有機物后,剩余的高錳酸鉀用草酸鈉回滴,根據消耗量計算COD值。
適用范圍:低濃度COD水樣(0.5~4.5 mg/L)或較清潔水體(如飲用水)。
優缺點:
優點:操作簡單,實驗污染小。
缺點:氧化性較低,氧化不徹底,測得值通常比重鉻酸鹽法低3~8倍,耗時長(需回滴過量草酸鈉)。
3. 快速消解分光光度法
原理:采用密封管消解,取小計量水樣和試劑于密封管中,恒溫加熱消解后,用分光光度法測定Cr3?的吸光度,間接計算COD值。
適用范圍:需快速測定且成本可接受的場景。
優缺點:
優點:占用空間小,能耗低,試劑用量少,廢液少,操作簡便,安全穩定,準確可靠,適宜大批量測定。
缺點:需使用預制試劑(如COD消解管),成本較高。
4. 其他方法
分光光度法:原理與國標法相同,通過測定三價鉻離子的吸光度間接計算COD值,無需滴定,操作方便。
流動注射法(連續流動分析法):通過改變化學試劑和水樣進入檢測系統的途徑,利用氣泡間隔溶液作為流動載體,加熱后通過分光光度計檢測吸光度,計算COD值。
恒電位法:在電化學中利用陽極電流增量控制吸附態羥基自由基的消耗,通過水質含氧濃度與陽極電流的正比例關系測定COD值。
二、測試步驟(以重鉻酸鹽法為例)
實驗前準備:
配制試劑:重鉻酸鉀標準溶液(0.2500 mol/L)、硫酸亞鐵銨標準溶液(約0.1 mol/L)、硫酸銀-濃硫酸催化劑溶液、硫酸汞掩蔽劑、試亞鐵靈指示劑。
檢查儀器:智能COD回流消解儀、錐形瓶、滴定管、移液管等。
水樣預處理:
測試氯離子濃度:硝酸銀滴定,根據結果確定硫酸汞加入量(氯離子>1000 mg/L時需稀釋水樣)。
稀釋高濃度水樣:若預計COD>700 mg/L,用蒸餾水稀釋。
消解回流:
取處理后的水樣(或稀釋水樣)20.00 mL于錐形瓶中,加入10.00 mL重鉻酸鉀標準溶液和30 mL催化劑溶液。
連接回流裝置,開啟冷凝系統,加熱至微沸(170~180℃),保持120分鐘。
消解結束后,冷卻至室溫。
滴定測定:
加入3滴試亞鐵靈指示劑,用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定至溶液顏色由黃色→藍綠色→紅褐色(30秒內不褪色),記錄消耗體積。
同時做空白實驗(用蒸餾水代替水樣),記錄消耗體積。
結果計算:
根據公式計算COD值,結果保留三位有效數字。