测定水质COD的几种方法探讨

测定水质COD的几种方法探讨

梁永江

瀚蓝绿电固废处理（佛山）有限公司 广东省佛山市，528225

摘要：化学需氧量（COD）是衡量水质污染程度的重要指标，其测定方法多样。本文探讨了几种常见的COD测定方法，包括重铬酸盐法、快速消解分光光度法、高锰酸钾法、库仑法和催化快速法。每种方法的原理、操作步骤以及各自的优缺点进行了详细分析。通过比较，为不同水质监测场景下的方法选择提供了建议。

关键词：化学需氧量；水质监测；重铬酸盐法；分光光度法；高锰酸钾法；库仑法；催化快速法。

1. 引言

   1.1 化学需氧量（COD）的定义与重要性

       - 1.1.1 定义：化学需氧量（COD）是指在一定条件下，水样中可被强氧化剂氧化的有机物和部分无机物所消耗的氧量，通常以mg/L表示。

       - 1.1.2 重要性：COD是评估水体污染程度的关键指标，对于环境监测、污水处理和水质评价具有重要意义。

   1.2 常见COD测定方法概述

       - 1.2.1 重铬酸盐法：这是一种标准方法，通过使用重铬酸钾作为氧化剂，在酸性条件下测定COD。

       - 1.2.2 快速消解分光光度法：这种方法通过高温消解样品，然后使用分光光度计测定COD，具有操作简便、快速的特点。

       - 1.2.3 高锰酸钾法：适用于测定水样中的高锰酸盐指数，通常用于评估水体中有机物的氧化程度。

       - 1.2.4 库仑法：这是一种电化学方法，通过测量氧化还原反应中的电荷来确定COD。

       - 1.2.5 催化快速法：利用催化剂加速氧化过程，缩短测定时间，适用于需要快速响应的场合。

2. 重铬酸盐法

   2.1 方法原理

       重铬酸盐法是基于重铬酸钾（K2Cr2O7）在酸性条件下作为强氧化剂，能够氧化水样中的有机物和部分无机物。在硫酸介质中，加入硫酸银作为催化剂，以防止氯离子的干扰。氧化反应后，未反应的重铬酸钾通过硫酸亚铁铵滴定来定量，从而计算出水样中的COD值。这种方法能够较为全面地反映水样中有机物的氧化程度，是国际上广泛认可的标准方法。

   2.2 操作步骤

       首先，将水样酸化至pH约2，然后加入适量的重铬酸钾标准溶液和硫酸银-硫酸溶液。在回流装置中加热至沸腾，保持反应一定时间。反应结束后，冷却样品，加入试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至终点。记录消耗的硫酸亚铁铵体积，根据滴定数据计算COD值。

   2.3 优点与局限性分析

       优点：重铬酸盐法具有较高的准确性和可靠性，能够测定水样中广泛的有机物。该方法已被广泛接受并作为标准方法使用，适用于各种类型的水样，包括地表水、废水等。

       局限性：该方法操作步骤较为繁琐，需要使用有毒的重铬酸钾和硫酸汞，对实验人员的健康和环境安全构成潜在风险。此外，该方法耗时较长，通常需要2小时以上才能完成一个样品的测定。对于含有高浓度有机物的水样，可能需要稀释后才能进行测定。

3. 快速消解分光光度法

   3.1 方法原理

       快速消解分光光度法是一种基于重铬酸钾氧化原理的COD测定方法，但与传统的重铬酸盐法相比，它通过高温高压条件下的消解过程，加速了有机物的氧化反应。在强硫酸介质中，加入硫酸银作为催化剂，以消除氯离子的干扰。消解后，通过分光光度计在特定波长下测定氧化还原反应中产生的三价铬离子（Cr3+）的吸光度，从而计算COD值。这种方法适用于快速测定水样中的COD，尤其适合于需要现场快速分析的场合。

   3.2 操作步骤

       首先，将水样与预装的重铬酸钾溶液、硫酸汞溶液和硫酸银-硫酸溶液混合。然后，将混合样品置于消解管中，通过加热器在高温高压条件下进行消解。消解完成后，冷却样品，移至分光光度计中，在特定波长下测定吸光度。根据吸光度与COD值的关系，计算出水样的COD浓度。

   3.3 优点与局限性分析

       优点：快速消解分光光度法操作简便，测定速度快，适合于大量样品的快速分析。该方法对实验条件的要求较低，可以在没有复杂实验室设施的现场进行。此外，该方法对氯离子的干扰较小，适用于多种类型的水样。

       局限性：尽管该方法快速，但其准确性和重复性可能不如传统的重铬酸盐法。高温消解过程可能会对某些有机物的氧化程度产生影响，导致测定结果与实际COD值存在偏差。此外，该方法可能需要特定的消解设备和分光光度计，这在一定程度上限制了其在某些场合的应用。

4. 高锰酸钾法

   4.1 方法原理

       高锰酸钾法是一种基于高锰酸钾（KMnO4）作为氧化剂的COD测定方法。在酸性条件下，高锰酸钾能够氧化水样中的有机物，导致自身还原为二价锰离子（Mn2+）。通过测量高锰酸钾的消耗量，可以间接计算出水样中的COD值。这种方法通常用于评估水体中有机物的氧化程度，尤其是在有机物浓度较低的情况下。

   4.2 操作步骤

       首先，将水样酸化至pH约2，以确保高锰酸钾的有效氧化作用。然后，向酸化后的水样中加入适量的高锰酸钾溶液，并在沸水浴中加热一定时间以促进氧化反应。反应完成后，冷却样品，并加入适量的草酸钠溶液，以还原剩余的高锰酸钾。最后，通过滴定法测定草酸钠的消耗量，从而计算出水样的COD值。

   4.3 优点与局限性分析

       优点：高锰酸钾法操作简便，成本较低，适合于现场快速测定。该方法对于有机物的氧化能力较强，能够氧化多种类型的有机物，适用于初步评估水体的污染程度。

       局限性：高锰酸钾法的氧化能力有限，不能氧化所有类型的有机物，因此其测定结果通常低于实际的COD值。此外，该方法对实验条件较为敏感，如温度、酸度和反应时间的控制不当都可能影响测定结果的准确性。在有机物浓度较高的水样中，可能需要稀释后才能进行测定。

方法比较与选择

 5.1不同方法的对比

       - 重铬酸盐法：准确性高，适用于广泛的水样类型，但操作复杂，耗时较长，且使用有毒试剂。

       - 快速消解分光光度法：操作简便，快速，适合现场分析，但可能存在准确性和重复性问题。

       - 高锰酸钾法：操作简便，成本低，适用于有机物浓度较低的水样，但氧化能力有限，可能低估COD值。

       - 库仑法：灵敏度高，自动化程度高，适合连续监测，但设备成本较高，对实验条件敏感。

       - 催化快速法：反应速度快，适合快速分析，但可能需要特定催化剂，且对某些有机物氧化不完全。

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作者简介：梁永江（1990.02---），男，汉族，广东省佛山人，佛山市南海区

单位名称：瀚蓝绿电固废处理（佛山）有限公司；研究方向：环境监测

职称：应用化学助理工程师