供稿:王新军:
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在国家标准方法(铬法)测定cod的过程中,水样中存在的cl-极易被氧化剂氧化;从而消耗氧化剂的量导致测量结果偏高,而且还与ag2so4反应生成agcl沉淀使催化剂中毒,因此cl-成为废水cod测定的主要干扰物,尤其是对于高氯低cod的废水,采用国家标准方法所测数据几乎不具有参考价值。长期以来广大环保工作者就如何消除cl-的干扰进行了不懈的努力,先后提出汞盐法、标准曲线校正法、ag+沉淀法、低浓度氧化剂法、密封消解法及氯气吸收校正法等方法,本文对各种方法作一概述。
1 cl-干扰消除方法
1.1 汞盐法
汞盐法是国家标准方法测定cod时采用的消除cl-干扰的方法,通常硫酸汞掩蔽剂的加入量按hgso4和cl-质量比为10:1为宜。对cl-的质量浓度小于2000mg/l的水样,该方法效果很显著,但当废水中cl-的质量浓度超过2000mg/l,甚至高达10000—20000mg/l而cod低时,该方法则显得力不从心,表1说明了重铬酸钾法(标准法)测定高浓度cl-废水时产生的误差[1]。
表1 重铬酸钾法测定高浓度cl-废水cod误差
序号 配水的质量浓度 稀释倍数/倍 测定结果 相对误差/%
ρ(cod)/(mg·l-1) ρ(cl-)/(mg·l-1) ρ(cod)/(mg·l-1) cl-干扰的ρ(cod)/(mg·l-1)
1 490 2445 2 547 57 12
2 490 5065 2 536 73 15
3 490 10002 10 711 21 45
4 490 15015 10 1015 525 107
5 490 20011 10 1073 583 119
6 490 25018 10 1206 716 146
为了扩大标准法的应用范围,对于高氯废水,亦有人通过加大硫酸汞的用量来达到目的[2]。由于硫酸汞本身为剧毒,并且试样废液中的汞盐很难处理掉,会对环境造成二次污染。因此现在人们都致力于不采用或尽量少采用它来作为消除cl-干扰的方法,有些环境工作者尝试运用agno3-bi(no3)3代替hgso4作掩蔽剂[3-4]。
1.2 标准曲线校正法
该法具体操作步骤为:先配制不同c1-浓度的水样,测出其cod值,绘制cod-c1-标准曲线;然后取两份相同的待测含氯水样,其中1份测出其中cl-的含量,查cod-cl-标准曲线求出cl-对应的cod值(codcl-),另1份在不加掩蔽剂的情况下,测其cl-与有机物共同产生的cod值(cod表观);zui后水样的实测cod值:ρ(cod实测)=ρ(cod表观)-ρ(codcl-)[1]。
标准曲线校正法无需加入硫酸汞,是对汞盐法的改进,但由于各操作者所使用的条件(如酸度,重铬酸钾浓度和回流时间等)不同,使得氯的氧化程度不一样,因此这些“标准曲线”不易为他人所借用,每次测定之前都要先绘制,显得比较烦琐。但是如果水样中的cl-在cod测定时能够*被氧化的话,那么就可以直接由所测得的表观cod减去gl-的理论cod而得到水样的实测cod,即ρ(cod实测)=ρ(cod表观)-0.226×ρ(cl-)。方法是在不加硫酸银催化剂的情况下,让cl-被重铬酸钾*氧化,然后再按标准方法消解水样,实验表明,利用这种*氧化的方法,cl-的氧化率在99.5%以上,cod的实测值与实际值具有良好的一致性[5],且可用于高氯低cod废水的测定,但前提是要确定合适的重铬酸钾浓度、酸度和回流时间等实验参数,以保证cl-的*氧化,否则结果会有很大的误差。
1.3 低浓度氧化剂法
一般而言,氧化剂的浓度越大,其氧化能力越强,图1为在hgso4与cl-的质量比为10:1的前提下,用不同浓度k2cr2o7,氧化单一cl-的结果[6],可见cl-在高浓度氧化剂中的氧化量比在低浓度氧化剂中大得多,因此在测定含氯废水cod时可采用低浓度氧化剂以减少cl-的干扰。例如对于ρ(cl-)<5000mg/l,ρ(cod)<400mg/l的水样,采用浓度为0.05 mol/l的k2cr2o7溶液,并结合固体hgso4的掩蔽,结果的一致性和可靠性均很好[7]。
为了满足不同范围cod的测定要求,可采用分段重铬酸钾法,对不同范围cod的测定用不同浓度的氧化剂,即cod的质量浓度<200,200-600,>600mg/l时对应的氧化剂浓度分别为0.050.10,0.20mol/l。这样对于cl-的质量浓度高达,10000mg/l,cod的质量浓度为100mg/l的废水,该法的测定结果可达到相对误差小于9%,实际废水加有机物回收率大于92%[8]。
进一步研究表明,在低浓度氧化剂的条件下cod的测定结果并不取决于cl-浓度的高低而是回流后剩余氧化剂量的多少。只要当氧化剂剩余量不超过46%,则无论cl-的质量浓度怎样变化,对测定结果都不会有太大的干扰[9],合理把握取样量,可获得理想的测定结果。
该法操作简单,对低浓度有机物和高cl-水质cod的测定,准确度高,有效扩大了标准法的测定范围。但该种方法需要对未知cod的水样预先做一番估计,同时氧化剂浓度也不能过低,否则会影响实际的cod值。
1.4 银盐沉淀法
银盐沉淀法通常有两种操作方式:一种是对水样进行预处理,即在消解前向水样中加入适量的*,然后取沉淀cl-之后的上清液进行测定。加人*的量,应使水样中的cl-*沉淀但不要过量太多为宜,对于cl-的质量浓度超过10000mg/l的水样,进行预先除氯是很有必要的[10]。
另一种是采用*和硫酸铬钾作为cl-的掩蔽剂,适量硫酸铬钾的加入是为了抑制消解过程中少量cl-氧化反应的进行。这种无汞盐分析方法对于el-的质量浓度达到1500mg/l,而cod值低至85mg/l的水样,也能有效地抑制cl-的干扰[11]。时在测足时调整硫酸的用量,降低反应体系的酸度,可进一步抑制cl-的氧化,当水样cod的质量浓度在33-508mg/l范围内,cl-的质量浓度达到10000-30000 mg/l时,相对误差为-7.4%-+7.7%,有效扩大了该法的应用范围[12]。
银盐沉淀法使用贵重的银盐,提高了测量成本,实验之后对银进行回收再利用,可在一定程度上提高该方法的经济效益。另外当水中存在悬浮物时,在agcl沉淀生成过程中,会发生共沉淀和絮凝作用,那么在*种操作方式下这些沉淀会随着agcl沉淀的除去而除去。而且当ag+沉淀除去之后,水样中的硝酸根并没有跟着消除,这就相当于加入了硝酸,硝酸与硫酸混合之后成为一种强氧化剂,可以氧化一些还原性的物质。这样说来,用*来代替硫酸汞测得的cod值会有些偏低。
1.5 吸收校正法
这种方法的原理是在*吸收并准确测定体系内cl-氧化产物cl2的量的基础上,从总cod中减掉这部分cl2相当的cod。该方法采用和标准法同样的消解方式,只是消解时选用一个特制带吹咀的锥形瓶,加热结束后用充气泵吹出体系内滞留的cl2,并在多孑l玻板吸收管中加以吸收,然后用碘量法测定吸收管中的cl2。用标样分析时,对于cod的质量浓度为50mg/l,而c卜的质量浓度高达10000 mg/l的废水,其测量结果变异系数为5.72%[13]。
为了简化实验流程,亦可直接将玻璃管的末端插入ki溶液中(碘吸收校正法),加热时用氮气吹扫被加热的溶液表面,停止加热后增大氮气流量,防止ki溶液倒吸。再用*标准溶液滴定被cl2转换出来的i2,定量计算被氧化的cl-。用该法测定cod值时不加hgso4也可以消除cl-的干扰,而且准确性较高。实验结果表明,对cl-的质量浓度在20000mg/l以下,cod的质量浓度为500mg/l水样,其校正之后的cod值相对误差在6.6%之内[14]。
由于碘在不同温度下的挥发性能差别很大,为此可以先用naoh来吸收产生的cl2,再与ki反应来消除室温的影响,研究结果表明,该方法可用于ρ(cl-)<20000mg/l,ρ(cod)>30mg/l的高氯废水的测定[15]。
吸收校正法要求在操作上要非常仔细,否则就会带米很大的误差。同时吸收法多了一次cl2的测定,相对来说操作过程比较烦琐,所消耗的时间也较长。
1.6 密封消解法
我们知道,如果是在密闭的容器中测定cod,那么当水中的cl-氧化成cl2达到气液平衡之后,cl-便不能再被氧化了,若再配合使用一定的掩蔽剂,则可以有效地测定高氯废水,这便是密封消解法的基本思想[16]。
采用该方法测定cod时,cl-对cod干扰和其质量浓度并无多大的关系,在相同cl-的质量浓度条件下,该法中的cl-的干扰比国标法要小得多。混配和实际水样的测定结果表明,用密封消解法分析高氯废水的cod准确度较高,ρ(cod)在100~1000 mg/l,ρ(cl-)≤10000 mg/l时,该方法相对误差≤4.2%[17]。
和标准法相比,密封消解法耗时短,且结果具有更高的准确度和精密度。但该方法的消解方式与国标法不同,用于各种实际水样分析时,污染物的消解程度难以划定[15],同时选择该方法时一定要确保实验操作的安全。
1.7 铋吸收剂除氯法
该方法的原理是在cod测定消解之前让水样中的cl-在酸性液中以hcl气体释放出来,然后被悬放在反应管中的铋吸收剂吸收而预先除去,以此来降低cl-的存在对测定结果的干扰。
与标准法对照,该法准确度和精密度均无显著性差异。但其消解方式(烘箱或微波消解)与国家标准方法不一样。同时从实际的研究结果来看,在0.03g吸收剂存在下,当cl-质量浓度为200mg/l时去除率只有90%,同时cl-的去除率还会随着初始cl-的浓度的增加而降低[18],所以作者认为对于高氯低cod的水样要想得到较真实可靠的cod结果,进一步提高cl-的去除率是很有必要的。
2 结语
上述各种方法在实际应用时都有一定的适用条件和局限性,还有待进一步的改进和完善,加强各种方法之间的交叉渗透对探索新的消除cl-干扰的方法具有一定的意义。总的来说,消除cl-干扰的方法是要朝着准确、快速、环保的方向发展。
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