一、目的和要求
(1) 了解测定COD的意义和方法。
(2) 掌握重铬酸钾法测定COD的原理和方法。
二、原理
在强酸性溶液中,一定量的重铬酸钾氧化水中还原性物质,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作为指示剂、用硫酸亚铁按溶液回滴,根据用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。
酸性重铬酸钾氧化性很强,可氧化大部分有机物,加入硫酸银作催化剂时,直链脂肪族化合物可完全被氧化,而芳香族有机物却不易被氧化,吡啶不被氧化,挥发性直链脂肪族化合物、苯等有机物存在于蒸气相,不能与氧化剂液体接触,氧化不明显。氯离子能被重铬酸盐氧化,并且能与硫酸银作用产生沉淀,影响测定结果。故在回流前向水样中加入硫酸汞,使之成为络合物以消除干扰,氯离子含量高于2000mg/L的样品应先定量稀释,使含量降低至2000mg/L以下,再进行测定。
用0. 25mol/L重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L的COD值,用0. 025mol/L重铬酸钾溶液可测定5一50mg/L的COD值,但准确度较差。
三、仪器与试剂
(1) 回流装置。带250mL锥形瓶的全玻璃回流装置(如取样量在30mL以上,采用500mL锥形瓶的全玻璃回流装置)。
(2) 加热装置。电热板或变阻电炉。
(3) 50mL酸式滴定管。
(4)重铬酸钾标准溶液(1/6 K2Cr2O7=0.2500mol/L)。称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12. 258g溶于水中,移入1000mL容量瓶,稀释至标线,摇匀。
(5)试亚铁灵指示液。称取1. 485g邻菲咯琳(C12 H8N2·H2O,1,10-phenanthnoline), 0. 695g硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)溶于水中,稀释至100mL,储于棕色瓶内。
(6) 硫酸亚铁按标准溶液[C(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O ≈0. lmol/L]。称取39. 5g硫酸亚铁钱溶于水中,边搅拌边缓慢加入20mL浓硫酸,冷却后移入1000mL容量瓶中,加水稀释至标线,摇匀。临用前,用重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法:准确吸取10. 00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中,加水稀释至110mL左右,缓慢加入30mL浓硫酸,混匀。冷却后,加入3滴试亚铁灵指示液(约0. 15mL),用硫酸亚铁按溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
C(NH4)2 Fe(SO4)4=0. 2500×10. 00/V
式中:C(NH4)2Fe(SO4)2——硫酸亚铁按标准溶液的浓度,mol/L;
V一—硫酸亚铁按标准滴定溶液的用量,mL。
(7)硫酸一硫酸银溶液。于2500mL浓硫酸溶液中加入25g硫酸银,放置1一2d,不时摇动使其溶解(如无2500mL容器,可在500mL浓硫酸中加入5g硫酸银)。
(8)硫酸汞。结晶或粉末。
四、实验步骤
(1) 取20. 00mL混合均匀的水样(或适量水样稀释至20. 00mL)置于250mL磨口的回流锥形瓶中,准确加入10. 00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石,连接磨口回流冷凝管,从冷凝管上慢慢加入30mL硫酸银溶液。轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀,加热回流2h(自开始沸腾时计时)。
① 对于化学需氧量的废水样,可先取上述操作所需体积1/10的废水样和试剂:于φ15mm×150mm硬质玻璃试管中,摇匀,加热后观察是否变成绿色。如果溶液显绿色,再适当减少废水取样量,直至溶液不变为绿色。从而确定废水样分析时应取用的体积。稀释时,所取废水样量不得少于5mL,如果化学需氧量很高,则废水应多次稀释。
② 废水中氯离子含量超过30mg/L时,应先把0. 4g硫酸汞加入回流锥形瓶中,再加20. 00mL废水(或适量废水稀释至20. 00mL),摇匀。以下操作同实验步骤(1)。
(2)冷却后,用90mL水冲洗冷凝管壁,取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL,否则因酸度太大,滴定终点不明显。
(3) 溶液再度冷却后,加3滴试亚铁灵指示液,用硫酸亚铁钱标准溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点,记录硫酸亚铁钱标准溶液的用量。
(4)测定水样的同时,以20. 00mL重蒸馏水,按同样操作步骤做空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁钱标准溶液的用量。
五、数据处理
CODCr浓度(以O2计)(mg/L)=[ (V0-V1)×c×8×1000 ]/V
式中:c——硫酸亚铁按标准溶液的浓度,mol/L;
V0——滴定空白时硫酸亚铁按标准溶液的用量,mL;
V1——滴定水样时硫酸亚铁钱标准溶液的用量,mL;
V—一水样的体积,mL;
8一—氧(1/2O)摩尔质量,g/mol。
六、注意事项
(1) 使用0. 4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达40mg,如取用20. 00mL水样,即最高可络合2000mg/L氯离子浓度的水样。若氯离子浓度较低,也可少加硫酸汞,以保持硫酸汞,氯离子=10∶1(质量比)。若出现少量氯化汞沉淀,并不影响测定。
(2) 水样取用体积可为10.00-50. 00mL,但试剂用量及浓度需按表1-7-1进行相应调整,也可得到满意的结果。
(3) 对于化学需氧量小于50mg/L的水样,应改用0. 0250mol/L重铬酸钾标准溶液,回滴时用0. 0lmol/L硫酸亚铁钱标准溶液。
(4) 水样加热回流后,溶液中重铬酸钾剩余量应为加入量的1/5-4/5为宜。
(5) 用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂的质量和操作技术时,由于每克邻苯二甲酸氢钾(HOOCC6 H4 COOK)的理论CODCr为1. 176g,所以溶解0. 4251g邻苯二甲酸氢钾于重蒸馏水中,转入1000mL容量瓶,用重蒸馏水稀释至标线,使之成为500mg/L的CODCr标准溶液,用时新配。
(6) CODCr的测定结果应保留三位有效数字。
(7) 每次实验时,应对硫酸亚铁按标准溶液进行标定,室温较高时尤其应注意其浓度的变化。