水质化学需氧量(COD)测试是评估水体中有机物和还原性无机物污染程度的重要手段,其核心原理是通过强氧化剂氧化水样中的还原性物质,测定消耗的氧化剂量并换算为氧的消耗量(mg/L)。以下是几种常用测试方法的详细说明及注意事项:
一、常用测试方法
1. 重铬酸盐法(CODcr,国标法)
原理:在强酸性条件下,以重铬酸钾为氧化剂,硫酸银为催化剂,硫酸汞为氯离子掩蔽剂,加热回流2小时使水样中的还原性物质氧化。冷却后,以试亚铁灵为指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的重铬酸钾,根据消耗量计算COD值。
适用范围:地表水、生活污水、工业废水等高浓度COD水样(16~700 mg/L)。
优缺点:
优点:氧化率高(95%~100%),结果准确,是国标推荐方法。
缺点:回流装置占空间大,水、电消耗多,试剂用量大,操作不便,难以大批量快速测定。
2. 高锰酸钾法(CODMn)
原理:在酸性或碱性条件下,以高锰酸钾为氧化剂,氧化水样中的有机物后,剩余的高锰酸钾用草酸钠回滴,根据消耗量计算COD值。
适用范围:低浓度COD水样(0.5~4.5 mg/L)或较清洁水体(如饮用水)。
优缺点:
优点:操作简单,实验污染小。
缺点:氧化性较低,氧化不彻底,测得值通常比重铬酸盐法低3~8倍,耗时长(需回滴过量草酸钠)。
3. 快速消解分光光度法
原理:采用密封管消解,取小计量水样和试剂于密封管中,恒温加热消解后,用分光光度法测定Cr³⁺的吸光度,间接计算COD值。
适用范围:需快速测定且成本可接受的场景。
优缺点:
优点:占用空间小,能耗低,试剂用量少,废液少,操作简便,安全稳定,准确可靠,适宜大批量测定。
缺点:需使用预制试剂(如COD消解管),成本较高。
4. 其他方法
分光光度法:原理与国标法相同,通过测定三价铬离子的吸光度间接计算COD值,无需滴定,操作方便。
流动注射法(连续流动分析法):通过改变化学试剂和水样进入检测系统的途径,利用气泡间隔溶液作为流动载体,加热后通过分光光度计检测吸光度,计算COD值。
恒电位法:在电化学中利用阳极电流增量控制吸附态羟基自由基的消耗,通过水质含氧浓度与阳极电流的正比例关系测定COD值。
二、测试步骤(以重铬酸盐法为例)
实验前准备:
配制试剂:重铬酸钾标准溶液(0.2500 mol/L)、硫酸亚铁铵标准溶液(约0.1 mol/L)、硫酸银-浓硫酸催化剂溶液、硫酸汞掩蔽剂、试亚铁灵指示剂。
检查仪器:智能COD回流消解仪、锥形瓶、滴定管、移液管等。
水样预处理:
测试氯离子浓度:硝酸银滴定,根据结果确定硫酸汞加入量(氯离子>1000 mg/L时需稀释水样)。
稀释高浓度水样:若预计COD>700 mg/L,用蒸馏水稀释。
消解回流:
取处理后的水样(或稀释水样)20.00 mL于锥形瓶中,加入10.00 mL重铬酸钾标准溶液和30 mL催化剂溶液。
连接回流装置,开启冷凝系统,加热至微沸(170~180℃),保持120分钟。
消解结束后,冷却至室温。
滴定测定:
加入3滴试亚铁灵指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液颜色由黄色→蓝绿色→红褐色(30秒内不褪色),记录消耗体积。
同时做空白实验(用蒸馏水代替水样),记录消耗体积。
结果计算:
根据公式计算COD值,结果保留三位有效数字。