化學需氧量

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化學需氧量（COD），是指在一定條件下，用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧的毫克/升來表示。化學需氧量反映了水中受還原性物質污染的程度。水中還原性物質包括有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。水被有機物污染是很普遍的，因此化學需氧量也作為有機物相對含量指標之一。
水樣的化學需氧量，可受加入氧化劑的種類及濃度，反應溶液的酸度，反應溫度和時間，以及催化劑的有無而獲得不同的結果。因此，化學需氧量亦是一個條件性指標，必須嚴格按操作步驟進行。
對于工業廢水，我國規定用重鉻酸鉀法，其測得的值稱為化學需氧量。

（一）
重鉻酸鉀法（CODCr）

GB11914--89概述
1．
原理
在強酸性溶液中，一定量的重鉻酸鉀氧化水樣中還原性物質，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑、用硫酸亞鐵銨溶液回滴。根據用量算出水樣中還原性物質消耗的量。

2．
干擾及其消除
酸性重鉻酸鉀氧化性很強，可氧化大部分有機物，加入硫酸銀作催化劑時，直鏈脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有機物卻不易被氧化，吡啶不被氧化，揮發性直鏈脂肪族化合物、苯等有機物存在于蒸氣相，不能與氧化劑液體接觸，氧化不明顯。氯離子能被重鉻酸鹽氧化，并且能與硫酸銀作用產生沉淀，影響測定結果，故在回流前向水樣中加入硫酸汞，使成為絡合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應先作定量稀釋、使含量降低至2000mg/L以下，再進行測定。
3．
方法適用范圍
用0.25mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液可測定大于50 mg/L的COD值。用0.025 mol/L濃度的重鉻酸鉀可測定5—50 mg/L的COD值，但準確度較差。
儀器
（1）回流裝置：帶250ml錐形瓶的全玻璃回流裝置。
（2）加熱裝置：電熱板或變阻電爐。
（3）50 ml酸式滴定管。

試劑
（1）重鉻酸鉀標準溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500 mol/L）；稱取預先在120℃烘干2小時的基準或優級純重鉻酸鉀12.258g溶于水中，移入1000 ml容量瓶，稀釋至標線，搖勻。
（2）試亞鐵靈指示液：稱取1.485 g鄰菲啰啉，0.695 g硫酸亞鐵溶于水中，稀釋至100 ml，貯于棕色瓶中。
（3）硫酸亞鐵銨標準溶液：稱取39.5 g硫酸亞鐵銨溶于水中，邊攪拌邊緩慢加入20 ml濃硫酸。冷卻后移入1000 ml容量瓶中，加水稀釋至標線，搖勻。臨用前，用重鉻酸鉀標準溶液標定。
標定方法：準確吸取10.00 ml重鉻酸鉀標準溶液于500 ml錐形瓶中，加水稀釋至110 ml左右，緩慢加入30 ml濃硫酸，混勻。冷卻后，加入3滴試亞鐵靈指示液（0.15 ml），用硫酸亞鐵銨溶液滴定，溶液的顏色由黃色經藍綠色至紅褐色即為終點。

c﹝(NH4)2Fe(SO4)2﹞=

式中，c—硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（mol/L）；

V—硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的用量（ml）。
（4）硫酸-硫酸銀溶液：于2500 ml濃硫酸中加入25 g硫酸銀。放置1~2d，不時搖動使其溶解（如無2500 ml容器，可在500 ml濃硫酸中加入5 g硫酸銀）。
（5）
硫酸汞：結晶或粉末。
步驟
（1）取20.00 ml混合均勻的水樣（或適量水樣稀釋至20.00 ml）置250 ml磨口的回流錐形瓶中，準確加入10.00 ml重鉻酸鉀標準溶液及數粒小玻璃球或沸石，連接磨口回流冷凝管，從冷凝管上口慢慢地加入30 ml硫酸-硫酸銀溶液，輕輕搖動錐形瓶使溶液混勻，加熱回流2小時（自開始沸騰時計時）。
注1
對于化學需氧量高的廢水樣，可先取上述操作所需體積1/10的廢水樣和試劑，于15×150mm硬質玻璃試管中，搖勻，加熱后觀察是否變成綠色。如溶液顯綠色，在適量減少廢水取樣量，直至溶液不變綠色為止，從而確定廢水樣分析時應取用的體積。稀釋時，所取廢水樣量不得少于5 ml，如果化學需氧量很高，則廢水樣應多次稀釋。
注2
廢水中氯離子含量超過30mg/L時，應先把0.4 g硫酸汞加入回流錐形瓶中，再加入20.00 ml廢水（或適量廢水稀釋至20.00 ml），搖勻。以下操作同上。
（2）冷卻后，用90 ml水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶。溶液總體積不得少于140 ml，否則因酸度太大，滴定終點不明顯。
（3）溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示液，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，溶液的顏色由黃色經藍綠色至紅褐色即為終點，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的用量。
（4）測定水樣的同時，以20.00 ml重蒸餾水，按同樣操作步驟作空白試驗。記錄滴定空白時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量。
計算

CODcr（O2，mg/L）=	（V0-V1）′C′1000′8
	V

式中，c—硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（mol/L）；

V0—滴定空白時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量（ml）；

V1—滴定水樣時硫酸亞鐵銨標準溶液的用量（ml）；

V—水樣的體積（ml）；

8—氧（1/2O）摩爾質量（g/mol）。
度和準確度
六個實驗室分析COD為150 mg/L的鄰苯二甲酸氫鉀統一分發標準溶液，實驗室內相對標準偏差為4.3%；實驗室間對標準偏差為5.3%。
注意事項
（1）使用0.4 g硫酸汞絡合氯離子的高量可達40mg，如取用20.00m l水樣，即高可絡合2000 mg/L氯離子濃度的水樣。若氯離子濃度較低，亦可少加硫酸汞，使保持硫酸汞﹕氯離子=10﹕1（W/W）。若出現少量氯化gong沉淀，并不影響測定。
（2）
水樣取用體積可在10.00~50.00 ml范圍之間，但試劑用量及濃度需按下表進行相應調整，也可得到滿意的結果。

水樣取用量和試劑用量表

水樣體積（ml）	0.2500mol/L K2Cr2O7溶液（ml）	H2SO4-Ag2SO4 溶液（ml）	HgSO4（g）	FeSO4（NH4）2SO4（mol/L）	滴定前總體積（ml）
10.0	5.0	15	0.2	0.050	70
20.0	10.0	30	0.4	0.100	140
30.0	15.0	45	0.6	0.150	210
40.0	20.0	60	0.8	0.200	280
50.0	25.0	75	1.0	0.250	350

(3)
對于化學需氧量小于50mg/L的水樣，應改用0.0250
mol/L重鉻酸鉀標準溶液。回滴時用0.01
mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液。
(4)
水樣加熱回流后，溶液中重鉻酸鉀剩余量應為加入量的1/5~4/5為宜。
(5)
用鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液檢查試劑的質量和操作技術時，由于每克鄰苯二甲酸氫鉀的理論CODCr為1.176 g，所以溶解0.4251 g鄰苯二甲酸氫鉀于重蒸餾水中，轉入1000 ml容量瓶，用重蒸餾水稀釋至標線，使之成為500 mg/L的CODCr標準溶液。用時新配。
(6)
CODCr的測定結果應保留三位有效數字。
(7)
每次實驗時，應對硫酸亞鐵銨標準滴定溶液進行標定，室溫較高時尤其應注意其濃度的變化。

（二）
庫侖法

概
述
1．
方法原理
水樣以重鉻酸鉀為氧化劑，在10.2mol/L硫酸介質中回流氧化后，過量的重鉻酸鉀用電解產生的亞鐵離子作為庫侖滴定劑，進行庫侖滴定。根據電解產生的亞鐵離子所消耗的電量，按照法拉第定律進行計算。

CODcr (O2,mg/L)=
式中，QS—標定重鉻酸鉀所消耗的電量；

QM—測定過量重鉻酸鉀所消耗的電量；

V—水樣的體積（ml）。
如儀器具有簡單的數據處理裝置，后顯示的數值即為CODcr值。
此法簡單、快速、試劑用量少，簡化了用標準溶液標定滴定溶液的步驟，縮短了回流時間，尤適合工礦業的工業廢水控制分析。但由于其氧化條件與（一）法不完全一致，必要時，應與（一）法測定結果進行核對。
2．
干擾與消除
酸性重鉻酸鉀氧化性很強，可氧化大部分有機物，加入硫酸銀作催化劑時，直鏈脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有機物卻不易被氧化，吡啶不被氧化，揮發性直鏈脂肪族化合物、苯等有機物存在于蒸氣相，不能與氧化劑液體接觸，氧化不明顯。氯離子能被重鉻酸鹽氧化，并且能與硫酸銀作用產生沉淀，影響測定結果，故在回流前向水樣中加入硫酸汞，使成為絡合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應先作定量稀釋、使含量降低至2000mg/L以下，再進行測定。
3．
方法適用范圍
當使用1 ml
0.05 mol/L重鉻酸鉀溶液，進行標定測定時，本方法的低檢出濃度為2 mg/L（COD）。
當使用3 ml
0.05 mol/L重鉻酸鉀溶液，進行標定測定時，低檢出濃度為3 mg/L（COD），測定上限為100 mg/L。
儀

器
（1）
化學需氧量測定儀。
（2）
滴定池：150 ml錐形瓶（回流和滴定用）。
（3）
電：發生電面積為780mm2鉑片。對電用鉑絲作成，置于底部為垂熔玻璃的玻璃管（內充3 mol/L的硫酸）中。指示電面積為300 mm2鉑片。參考電為直徑1 mm鎢絲，也置于底部為垂熔玻璃的玻璃管（內充飽和硫酸鉀溶液）中。
（4）
電磁攪拌器、攪拌子。
（5）回流裝置：34#標準磨口150 ml錐形瓶的回流裝置，回流冷凝管長度為120mm。
（6）
電爐（300W）。
（7）
定時鐘。
試
劑
（1）
重蒸餾水：于蒸餾水中加入少許高錳酸鉀進行重蒸餾。
（2）
重鉻酸鉀溶液(1/6K2Cr2O7=0.050 mol/L）：稱取2.5g重鉻酸鉀溶液于1000 ml重蒸餾水中，搖勻備用。
（3）
硫酸-硫酸銀溶液：于2500ml濃硫酸加入25g硫酸銀，使其溶解、搖勻。
（4）
硫酸鐵溶液（1/2Fe2（SO4）3=1 mol/L）：稱取200g硫酸鐵（Fe2（SO4）3溶于1000ml重蒸餾水中。（若有沉淀物需過濾除去）。
（5）
硫酸汞溶液：稱取4g硫酸汞置于50ml燒杯中，加入20ml 3 mol/L的硫酸，稍加熱使其溶解，移入滴瓶中。
步
驟
1．
標定值的測定
（1）準確吸取12ml重蒸餾水置錐形瓶中，加1.00ml
0.05 mol/L重鉻酸鉀溶液，慢慢加入17.0 ml硫酸-硫酸銀溶液，混勻。放入2—3粒玻璃珠，加熱回流。
（2）回流25min后停止加熱，用隔熱板將錐形瓶與電爐隔開、稍冷，由冷凝管上端加入33ml重蒸餾水。
（3）取下錐形瓶，置于冷水浴中冷卻，加7ml mol/L硫酸鐵溶液，搖勻，繼續冷卻至室溫。
（4）放入攪拌子，插入電、攪拌。掀下標定開關，進行庫侖滴定。儀器自動控制終點并顯示重鉻酸鉀相對的COD標定值。將此值存入儀器的撥碼盤中。
2．
水樣的測定
（1）
COD值小于20mg/L的水樣：
  ① 準確吸取10.00ml水樣置錐形瓶中，加入1—2滴硫酸汞溶液及0.050 mol/L重鉻酸鉀溶液1.00ml，加入17.00ml硫酸-硫酸銀溶液，混勻。加2—3粒玻璃珠，加熱回流，以下操作按照“標定值的測定（2）、（3）”進行。
  ② 放入攪拌子，插入電并開動攪拌器，掀下測定開關，進行庫侖滴定，儀器直接顯示水樣的COD值。
      如果水樣氯離子含量較高，可以少取水樣用重蒸餾水稀釋至10ml，測得該水樣得COD為：

CODCr（O2，mg/L）=

式中，V——水樣的體積（ml）；

COD——儀器COD讀數（mg/L）。
（2）
COD值大于20mg/L的水樣：
  ①  準確吸取10ml重蒸餾水置錐形瓶中,加入1—2滴硫酸汞溶液，加0.050mol/L重鉻酸鉀溶液3ml，慢慢加入17.0ml硫酸-硫酸銀溶液，混勻。放入2—3粒玻璃珠，加熱回流。以下操作按“標定值的測定（2）、（3）（4）”進行標定。
  ② 準確吸取10.00ml水樣（或酌量少取，加水至10ml）置錐形瓶中，加入1—2滴硫酸汞溶液及0.050mol/L重鉻酸鉀溶液3ml。再加17.0ml硫酸-硫酸銀溶液，混勻。放入2—3粒玻璃珠，加熱回流。以下操作按COD小于20mg/L的水樣測定步驟進行①、②進行。
度和準確度

13個實驗室用COD測定儀，分析50mg/L（COD）的統一分發的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液，實驗室內相對標準偏差為1.4%；實驗室間相對標準偏差為2.8%；相對誤差為2%。

17個實驗室分析含14---25.8mg/L（COD）的加標水樣，單個實驗室的相對標準偏差不超過6.2%。

13個實驗室分析含88.4---105mg/L（COD）的加標水樣，單個實驗室的相對標準偏差不超過8.3%。
注意事項
（1）
對于渾濁及懸浮物較多的水樣，要特別注意取樣的均勻性，否則會帶來較大的誤差。
（2）
當鉑電沾污時，可將電放入2mol/L氨水中浸洗片刻，然后，用重蒸餾水洗凈。
（3）
切勿用去離子水配制試劑和稀釋水樣。
  （4）對于不同型號的COD測定儀，應按照該儀器使用說明書進行操作。

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