COD(化學(xué)需氧量)是水質(zhì)監(jiān)測(cè)中必不可少的項(xiàng)目,其含義指在一定條件下用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗氧化劑的量,以氧的mg/L來(lái)表示,化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。在檢測(cè)分析過(guò)程中,水中還原性物質(zhì)通常有Cl-、NO2-、Fe2+、S2-、NH3或NH4+等,這些離子的存在會(huì)影響COD測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。因?yàn)?,許多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,重鉻酸鉀在酸性介中能使水中還原性物質(zhì)的氧化率達(dá)90%~100%,因此,必須消除還原性物質(zhì)的干擾。在眾多干擾因素中,Cl-是主要干擾因素之一,水樣中Cl-極易被氧化劑氧化,大量的Cl-使得測(cè)定結(jié)果偏高,高氯低COD廢水的測(cè)定更是現(xiàn)在面臨的一個(gè)難題。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn),很多種廢水如化工廢水、味精廢水、海產(chǎn)品加工廢水等Cl-含量都很高,其COD測(cè)定需要對(duì)Cl-進(jìn)行屏蔽后進(jìn)行測(cè)定。
在GB 11914-89《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定-重鉻酸鉀法》中,明確指出水樣中Cl-含量過(guò)高時(shí)需要加入硫酸汞等屏蔽劑加以屏蔽。
1、Cl-的干擾
在眾多干擾因素中,Cl-是主要干擾因素之一,已受到分析界的關(guān)注。Cl-的干擾會(huì)導(dǎo)致催化劑濃度降低,使有機(jī)物氧化不夠完全,因?yàn)锳g++Cl-=AgCl,使測(cè)定結(jié)果偏低;同時(shí)Cl-在酸性條件下可被K2Cr2O7氧化,6Cl-+Cr2O7-+14H+=3Cl2+2Cr3++7H2O,氧化后的產(chǎn)物Cl2既可逸出,又可氧化水中的其它還原性離子,如Fe2+、s2-等,使COD結(jié)果偏高。
2、Cl-的消除方法
2.1、HgSO4掩蔽法
加入10倍Cl-量的HgSO4。由于Cl-與HgSO4形成既難離解而又可溶的[HgCl4]2-,可以消除Cl-的干擾。也可加入20倍Cl-量的HgSO4,效果更佳。但加入汞鹽易引起二次污染,利用MnSO4代替Ag2SO4做催化劑,通過(guò)化學(xué)計(jì)量法扣除Cl-相當(dāng)?shù)腃OD值,測(cè)定水中COD,結(jié)果令人滿意,且解決了汞鹽的二次污染。
2.2、硝酸銀溶液沉淀法
方法一:預(yù)先測(cè)定水樣中Cl-量,然后加入一定量的硝酸銀,以除去Cl-干擾,因?yàn)锳g++Cl-= AgCl。此法理論上可行,但除氯效果并不十分理想。
方法二:先在水樣中加入K2O2Cr7標(biāo)準(zhǔn)溶液,然后用硝酸銀溶液對(duì)水樣進(jìn)行滴定,至出現(xiàn)磚紅色沉淀為止,再按標(biāo)準(zhǔn)回流法操作,加熱回流2 h后,若溶液仍有磚紅色沉淀,再加人數(shù)滴氯化鈉至磚紅色沉淀消失為止,然后進(jìn)行COD測(cè)定,可消除Cl-的干擾。反應(yīng)原理:
Ag++CI-=AgCl這一過(guò)程主要是消除溶液中Cl-干擾。
2Ag++Cr2O7-=Ag2Cr2O7↓(磚紅)證明Cl-沉淀完全。Ag2Cr2O7↓+2Cl-=2 AgCl↓+Cr2O7-這一過(guò)程主要是釋放Cr2O7-,因?yàn)锳gCI的溶度積為1.8×10-10比Ag2Cr2O7的溶度積2.0×10-7小,所以這種轉(zhuǎn)化完全可以實(shí)現(xiàn)。此法不僅可以消除Cl-的干擾,而且還消除汞的二次污染,結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。
2.3、稀釋法
可以通過(guò)稀釋樣品的方法,消除Cl-的干擾。此法適用于高COD值(COD>300 mg/L),高Cl-濃度(Cl-濃度>2×104mg/L)水樣分析。但對(duì)COD較低的水樣,如低于100 mg/L,采用此法誤差較大,應(yīng)考慮用其他方法。
2.4、固體硝酸銀加入法
對(duì)于低COD值(COD<100 mg/L),高Cl-濃度(Cl-濃度>2×104mg/L)的水樣,可通過(guò)加入適量固體硝酸銀來(lái)消除Cl-的干擾。但硝酸銀加入量應(yīng)視Cl-濃度而定,加多會(huì)消耗昂貴的金屬銀,而且會(huì)與溶液中的SO42-離子結(jié)合形成AgSO4沉淀,影響滴定終點(diǎn)的觀察;加少達(dá)不到預(yù)期效果,這就要求在加入AgNO3之前首先要測(cè)定水樣中Cl-濃度,進(jìn)而確定所需要AgNO3的量。
2.5、吸收法
吸收法是以吸收和測(cè)量氯的質(zhì)量為基礎(chǔ),并從COD測(cè)定值中扣除氯的質(zhì)量,從而消除Cl-對(duì)COD測(cè)定干擾的一種方法。該法要求加入適量的硫酸汞[m(HgSO4):m(Cl-)= 10:1]和適量的催化劑(硫酸銀),從回流管的上端將氧化產(chǎn)物氯氣引出,用碘化鉀溶液和蒸餾水吸收并以碘量法測(cè)定,或用吹氣泵將空氣吹入,將氯氣帶出,用多孔玻璃板吸收到水中,然后用碘量法測(cè)定,以消除氯的干擾。對(duì)于Cl-濃度較高的水樣,也可先測(cè)定Cl-濃度,再通過(guò)計(jì)算其COD加以扣除,或用標(biāo)準(zhǔn)曲線校正,此法避免了汞鹽的污染。
2.6、銀柱法
銀柱法原理是利用Ag+與Cl-生成難溶化合物。該方法是以732型樹(shù)脂為載體,經(jīng)酸化后,用AgNO3溶液浸泡,其中的H+用Ag+置換,當(dāng)Cl-經(jīng)過(guò)該樹(shù)脂時(shí),便與柱中的Ag-結(jié)合生成AgCI,從而將Cl-固定,濾液以m(HgSO4):m(Cl-)= 10:1的HgSO4掩蔽Cl-,然后測(cè)定。
2.7、其他方法
降低消解溫度,可以消除高Cl-濃度的干擾;以硝酸銀和硫酸鉻鉀代替硫酸汞消除Cl-干擾的簡(jiǎn)單方法,對(duì)低COD值,高Cl-濃度的水樣具有明顯的抑制效果。特別是適當(dāng)增加Ag2SO4用量,對(duì)抑制Cl-干擾效果更佳,且消除了汞的二次污染。
還有一種把Cl-轉(zhuǎn)化為HCI,用鉍吸附劑吸附HCI,從而消除Cl-干擾的無(wú)汞密封COD值測(cè)定法。
用光催化氧化體系測(cè)定COD可有效抑制Cl-的干擾,且不存在汞的污染。但共存的金屬離子容易產(chǎn)生干擾,可用EDTA加以消除。
在以上的各種方法中,各有其特點(diǎn),其中以銀柱法消除Cl-的干擾效果更加明顯,結(jié)果更加準(zhǔn)確。因?yàn)檫@是一種雙重消除法,會(huì)使Cl-的消除更加徹底。