摘要:通过实验证实COD测定仪法具有较好的精密度和准确性,与标准回流法的分析结果比较,相对误差为-3.37%~1.41%,具有替代标准回流法的可行性。由于水样性质不同,所需最佳消解时间不同,通过比较不同消解时间下COD测定的结果,得到COD测定仪法测定水中COD所需的最佳消解时间分别为:工业废水60min,生活污水和地表水90min。
关键词:COD测定仪法;消解时间;工业废水;生活污水;地表水
化学需氧量(COD)反映了水中受还原性物质污染的程度,同时也是表征水中有机物污染程度的指标。我国测定COD值,基本采用重铬酸盐法 (又称标准回流法),该法测定结果准确、重现性好,但存在回流耗时长、操作烦琐、试剂消耗量大、二次污染严重等缺点。
为了提高工作效率,现采用COD测定仪法(Standardmethod5220D方法)代替标准回流法测定COD值,并对不同消解时间下的消解效果进行研究,以期在保证消解效果的前提下,缩短消解时间,提高工作效率,更好地为环境管理和决策服务。
1. 实验部分
1.1 主要仪器及试剂
仪器:TR 6900A型COD快速测定仪、TDR-16A型多功能智能快速消解仪。
试剂:高浓度COD消解液,实验所用其他试剂均为分析纯或以上。
1.2 COD测定仪法操作步骤
取3mL高浓度的COD消解液于试管中,加2mL的水样,旋紧瓶塞后混合均匀。将试管插入到消解仪中,150℃恒温消解120min,冷却后,采用COD快速测定仪,比色波长为610nm,以蒸馏水做参比检测。
2. 结果与讨论
2.1 线性范围将0.8502g邻苯二甲酸氢钾用重蒸水溶解后,转移至1000mL容量瓶中定容,得COD储备液(1000mg/L)。准确吸取COD储备液0,5,10,20,40,60和80mL,分别于100mL容量瓶中,重蒸水定容,得到ρ(COD)为0,50,100,200,400,600和800mg/L的标准使用液系列。
按1.2步骤对COD标准使用液系列进行分析,以吸光度值与溶液中ρ(COD)为参数绘制标准曲线。结果显示,COD测定仪法在0~800mg/L范围内具有良好的线性相关性,r=0.9998,见表1。
2.2 精密度与准确度
对ρ(COD)为0,50,100,200,400,600,800mg/L的标准溶液分析,平行测定3次,计算测定结果的相对标准偏差和相对误差。结果显示,测定COD的相对标准偏差为0.58%~2.65%,相对误差为-2.00%~-0.17%,见表2。满足废水测定要求,方法具有较高的准确性和良好的精密性。
表1 标准曲线测试结果样品
样品 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
ρ(COD)/(mg/L) | 0 | 50 | 100 | 200 | 400 | 600 | 800 |
吸光度值 | 0 | 0.018 | 0.041 | 0.084 | 0.165 | 0.249 | 0.328 |
标准曲线 | y=0.0004x-0.0003 r=0.999 |
表2 COD标准溶液测试结果
标准值 | 测定值 | 平均值 | 相对标准偏差 | 相对误差 | ||
1 | 2 | 3 | ||||
50 | 48 | 50 | 49 | 49 | 1.00 | -2.00 |
100 | 99 | 99 | 100 | 99 | 0.58 | -1.00 |
200 | 198 | 199 | 198 | 198 | 0.58 | -1.00 |
400 | 397 | 398 | 399 | 398 | 1.00 | -0.50 |
600 | 597 | 598 | 602 | 599 | 2.65 | -0.17 |
800 | 795 | 798 | 797 | 797 | 1.53 | -0.38 |
2.3与标准回流法测定结果的比较
选取4种不同类型的废水,分别用COD测定仪法和标准回流法进行测定。见表3。
表3 COD测定仪法与标准回流法测定的COD值比较
废水种类 | 测定结果 | 二者相对误差 | |
COD测定仪法 | 标准回流法 | ||
医疗废水 | 172 | 178 | -3.37 |
纺织废水 | 144 | 142 | 1.41 |
制药厂废水 | 95 | 98 | -3.06 |
印染废水 | 220 | 218 | 0.92 |
由表3可见,2种方法对不同种类废水,其测定结果基本一致,测定结果的相对误差为-3.37%~1.41%,符合废水测定的要求,说明COD测定仪法测定的结果可信,用其代替标准回流法是可行的。
2.4 工业废水的最佳消解时间对不同种类工业废水采用1.2步骤分析,消解时间分别设为45,60,90及120min,并将消解45,60及90min时测得的COD值与消解120min时测得的COD值(真值)进行比较,结果见表4。
表4不同消解时间测定工业废水中的COD值比较
样品种类 | 消解时间 | 测定值 | 平均值 | 相对误差 | |
1 | 2 | ||||
制药废水1 | 45 | 105 | 108 | 106 | -33.44 |
60 | 152 | 152 | 152 | -5.00 | |
90 | 158 | 153 | 156 | -2.50 | |
120 | 160 | 161 | 160 | -- | |
制药废水2 | 45 | 44 | 39 | 42 | -19.23 |
60 | 56 | 56 | 56 | 7.69 | |
90 | 58 | 54 | 56 | 7.69 | |
123 | 49 | 55 | 52 | -- | |
染织废水1 | 45 | 511 | 501 | 506 | -10.28 |
60 | 560 | 558 | 559 | -0.89 | |
90 | 564 | 578 | 571 | 1.24 | |
123 | 563 | 565 | 564 | -- | |
染织废水2 | 45 | 90 | 96 | 93 | -33.09 |
60 | 137 | 135 | 136 | -2.16 | |
90 | 133 | 136 | 134 | -3.60 | |
120 | 140 | 138 | 139 | -- |
由表4可见,工业废水在消解时间≥60min时相对误差为-5.00%~7.69%,满足废水测定要求,故在确保测定结果精密度和准确度的前提下,从节省时间的角度考虑,60min为工业废水COD测定的最佳消解时间。
2.5 生活污水的最佳消解时间
对生活污水的测定与工业废水测定的方式相同,测定结果见表5。
由表5可知,生活污水在消解时间≥90min时相对误差在-2.94%~0%之间,其准确度达到废水测定要求。故在确保测定结果精密度和准确度的前提下,从节省时间的角度考虑,90min为生活污水的最佳消解时间。
表5不同消解时间测定生活污水中的COD值比较
样品种类 | 消解时间 | 测定值 | 平均值 | 相对误差 | |
1 | 2 | ||||
洗涤废水 | 45 | 54 | 50 | 52 | -23.53 |
60 | 60 | 60 | 60 | -11.76 | |
90 | 68 | 64 | 66 | -2.94 | |
120 | 68 | 67 | 68 | -- | |
生活垃圾废水 | 45 | 191 | 195 | 193 | -11.47 |
60 | 196 | 196 | 196 | -10.09 | |
90 | 218 | 218 | 218 | 0 | |
123 | 218 | 219 | 218 | -- | |
农田废水 | 45 | 160 | 162 | 161 | -13.44 |
60 | 165 | 163 | 164 | -11.83 | |
90 | 181 | 183 | 182 | -2.15 | |
120 | 185 | 186 | 186 | -- |
2.6 地表水的最佳消解时间对地表水的测定与工业废水测定的方式相同,测定结果见表6。
表6不同消解时间测定地表水中的COD值比较
样品种类 | 消解时间 | 测定值 | 平均值 | 相对误差 | |
1 | 2 | ||||
西江桥 | 45 | 48 | 51 | 50 | -34.21 |
60 | 57 | 60 | 58 | -23.68 | |
90 | 71 | 75 | 73 | -3.95 | |
120 | 76 | 76 | 76 | -- | |
环城河 | 45 | 67 | 63 | 65 | -24.42 |
60 | 75 | 79 | 77 | -10.47 | |
90 | 83 | 85 | 84 | -2.32 | |
120 | 86 | 87 | 86 | -- | |
风泽江 | 45 | 42 | 44 | 43 | -34.85 |
60 | 51 | 53 | 53 | -19.70 | |
90 | 63 | 66 | 64 | -3.03 | |
120 | 66 | 67 | 66 | -- | |
投醪河 | 45 | 162 | 164 | 163 | -19.31 |
60 | 178 | 176 | 177 | -12.31 | |
90 | 202 | 201 | 202 | 0 | |
120 | 201 | 203 | 202 | -- | |
文理学院校内瀑布 | 45 | 156 | 158 | 157 | -18.65 |
60 | 172 | 172 | 172 | -10.88 | |
90 | 191 | 192 | 192 | -0.52 | |
120 | 193 | 193 | 193 | -- |
由表6可知,地表水在消解时间≥90min时相对误差在-3.95%~0%之间,其准确度达到废水测定的要求。故在确保测定结果精密度和准确度的前提下,从节省时间的角度考虑,地表水的最佳消解时间为90min。
3. 结语COD测定仪法具有较好的精密度和准确度,且与标准回流法的测定结果的相对误差较小,具有替代标准回流法的可行性。考虑到工业废水、生活污水、地表水所含有机物组分各异,所需的最佳消解时间不同,本研究通过实验确定工业废水的最佳消解时间为60min,生活污水和地表水的最佳消解时间为90min。改进后的COD测定仪法根据分析水样种类的不同,选择合适的消解时间,缩短了消解用时,使得COD测定仪法既保留了标准回流法的优点,简化了操作步骤,同时相对缩短了消解用时。因此,相对于标准回流法,COD测定仪法更适用于批量较大、水质成分较稳定的监督性监测、应急执法监测等。
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