冯传云 李成芳 山东省荏平县环保局

微波消解法测定化学需氧量

冯传云 李成芳 山东省荏平县环保局

本试验通过微波消解法对有机物进行降解，然后测定该水样的吸光度，通过吸光度和剩余Cr6+浓度之间的关系，间接测定化学需氧量。确定了试验的最佳条件为：微波消解功率520 W，消解时间 4 min，浓硫酸的体积与试样总体积的比为1:2，无须催化剂。该方法具有操作简单，测定快速等优点。对模拟废水的加标回收率在101.50%～115.05%之间。

微波消解；吸光度；化学需氧量

引言

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简称COD) 是指在一定条件下，用强氧化剂氧化水中的还原性物质（主要是有机物）所消耗氧化剂相对应的氧的质量浓度，它是表示水中有机污染程度的指标之一[1]。水体中的有机物污染很普遍，因此COD成为有机物相对含量的指标之一，也是环保监测的一项重要指标。

目前，国内COD的测试方法主要是高锰酸钾法(CODMn)和重铬酸钾法(CODCr)。CODCr多用于工业废水和生活污水的分析，是我国测定化学需氧量的标准方法，该方法具有测定结果准确、重现性好等优点，但消耗大量的浓硫酸和价格昂贵的硫酸银，为了消除氯离子的干扰，需加入硫酸汞加以掩蔽，硫酸汞毒性很大，而且分析时间较长[1]。近年来,快捷、省试剂、污染小、结果可靠的微波消解法测定COD,日益引起人们的重视。但由于使用聚四氟乙烯做消解管，造价昂贵，且消解完毕仍需标准硫酸亚铁铵溶液回滴[2]。

本实验采用微波消解与光度法结合测定COD，在微波能量作用下，可加快分子运动速度，缩短消解时间[3],实验时间从原来的2～4 h 缩短到4 min；且省去催化剂，避免了对环境造成二次污染，降低试验成本。该法具有分析速度快，消解完全，操作简便宜行，试剂用量少等特点，对于模拟废水的COD测定，取得了满意的结果。

1 仪器及试剂

1.1 仪器

λ-17型紫外-可见分光光度计（美国P-E公司）

1.2 试剂

所用试剂均为分析纯试剂。

0.10 mol/L K2Cr2O7标准溶液：准确称取120 ℃烘干2 h的K2Cr2O77.3545 g，用二次蒸馏水溶解并稀释定容至250 mL。

0.10 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液：称取19.6065 g (NH4)2Fe(SO4)2，加入10.0 mL浓硫酸，用二次蒸馏水稀释定容至500 mL。每天标定一次。

试亚铁灵试剂：称取0.7425 g邻菲罗啉，0.3475 g FeSO4﹒7H2O于棕色瓶中，加去离子水50.0 mL。

COD=500 mg/L邻苯二甲酸氢钾溶液：准确称取110 ℃烘干2 h的邻苯二甲酸氢钾0.2128 g，用二次蒸馏水稀释定容至500 mL。

1000 mg/L Cl-溶液：称取NaCl固体0.4120 g，用二次蒸馏水溶解，稀释定容至250 mL。

Ag2SO4-H2SO4(1g-100mL)：准确称取Ag2SO40.5008 g，溶于50.0 mL浓硫酸中。

2 实验方法

准确移取3.0 mL COD=500 mg/L邻苯二甲酸氢钾溶液于50 mL圆底烧瓶中，加入3.0 mL 0.05 mo/L的K2Cr2O7标准溶液，6.0 mL浓硫酸。将烧瓶加塞密封，轻轻摇均，放置在微波炉内，在功率为520 W下，消解4 min。取出后冷至室温，准确取出1.00 mL试液，定容至10 mL，用蒸馏水做参比，在波长为440 nm条件下，测定此溶液中剩余Cr6+的吸光度。

此外，两文献虽在地位上对等，但实际内容和文体风格都存在较大的差别，按本文分析结果，可以大致分属政府文件和备稿演讲两个类别，并不能因其相似的地位而混为一谈。作为《政府工作报告》英译本，其语体风格应与原文看齐一致。政治翻译必须紧扣原文，不得任意增删。［6］(P20)而我国《政府工作报告》本身就具有政府文件至高无上的严肃性和正式性，而接近于备稿演讲的《美国国情咨文》则需要有一定的演讲特质，这也反映了中美两国不同的政治文化。一味地强调通过翻译上的策略来拉近二者的语体风格，缩小差异，笔者认为这将使得译文脱离原文文本特征，从而丢失本应传达的严肃性和正式性，以及中国特色的政治文化色彩。

3 实验结果与讨论

3.1 微波消解最佳条件选择

微波加热与传统的加热方式不同，微波具有很强的穿透力，有非常有效的瞬时深层加热作用，其加热是从内到外进行的[5]。

按照实验方法配置溶液，选定不同功率和微波消解时间，分别做5次平行测定。在功率为520 W 消解4 min 条件下，COD值为495.0 mg/L ；在功率为520 W 消解5 min 条件下，COD值为554.5 mg/L；在功率为650 W 消解4 min 条件下，COD值为561.4 mg/L。

从结果可以看出, 消解最佳条件为功率为: 消解功率520 W, 消解时间4 min。

3.2 酸的加入量

在重铬酸钾法测定化学需氧量中，加入的硫酸的量对氧化速度有很大的影响[4]。在上面所得出的消解条件下，不改变其他试剂加入量的情况下，加入不同体积的浓硫酸，进行消解测定，分别做5次平行测定。

当浓硫酸的加入量分别为3.0 mL 时，COD值为168.0 mg/L；当浓硫酸的加入量为6.0 mL 时，COD值为495.0 mg/L；当浓硫酸的加入量为8.0 mL 时，COD值为534.8 mg/L。

从结果可以得出，当加入3.0 mL的浓硫酸时，结果偏低，消解不完全；当加入6.0 mL的浓硫酸时，试验结果理论值保持一致，误差仅为1.00%；当浓硫酸的加入量为8.0 mL时，试验结果偏高而且不稳定。所以本试验选择浓硫酸的量为6.0 mL，即浓硫酸的体积体积与试样总体积的比为1:2。

3.3 催化剂的影响

传统的K2Cr2O7回流法，用Ag2SO4作催化剂，价格昂贵，且易造成贵金属资源的浪费。

在以上所得出的消解功率和消解时间条件下，即消解功率为520 W、消解时间为4 min，不改变其他试剂的加入量，加入6.0 mL Ag2SO4-H2SO4(1g-100mL)溶液，用来代替不加催化剂时的6.0 mL浓硫酸。溶液中其他试剂的加入量同上。分别做5次平行测定。加入Ag2SO4作催化剂，测得COD值为534.8 mg/L；不加催化剂，测得COD值为495.0 mg/L。

从测定结果可以得出：加催化剂的情况下，部分K2Cr2O7分解使得试验结果偏高；不加催化剂的情况下，试验结果与理论值保持一致。所以本试验不加银盐催化剂。

3.4 化学需氧量与吸光度的关系

用邻苯二甲酸氢钾溶液配制COD值分别为500 mg/L，400 mg/L，300 mg/L ，200 mg/L ，100 mg/L的标准溶液，分别加入烧瓶中，然后分别加入5.0 mL 0.05mo/L 的K2Cr2O7标准溶液, 浓硫酸10.0 mL，在消解功率为520 W，消解时间为4 min条件下进行消解，消解后，测出溶液在440 nm的吸光度A值 。

可以得到COD与A的关系式为COD=1981.71-3867.77×A,相关系数为-0.9951。

水样测量

准确移取1.0 mL COD=500 mg/L邻苯二甲酸氢钾标准溶液于烧瓶中，分别加入0.5 mL, 1.5 mL, 2.0 mL 500 mg/L葡萄糖溶液，试样总体积不足5.0 mL的用二次蒸馏水补充 ，在消解功率为520 W、消解时间为4 min的条件下消解，测出溶液在440 nm的吸光度A值，然后利用COD与A的关系式得出对应的COD值。所得结果见表1。

表1 水样的测量结果

由实验结果可以看出，本测定法可以用来测定COD。

氯离子的干扰

氯离子与重铬酸根共存的情况下，加硫酸并加热时能产生氧化还原反应，有游离氯生成，从而降低了重铬酸根浓度，使测定结果偏高。但由于在常规方法中有银催化剂存在，对氯离子的干扰有一定的抑制作用[7]。本试验通过测定氯离子存在时溶液的吸光度，得出溶液的吸光度与氯离子浓度之间的关系式。

取COD= 500 mg/L的邻苯二甲酸氢钾溶液4.0 mL ,分别加入浓度为1000 mg/L的氯离子溶液0.1 mL , 0.2 mL , 0.3 mL , 试样总体积不足5.0 mL的加二次蒸馏水补充，然后加入5.0 mL 0.05 mol/L K2Cr2O7标准溶液, 10.0 mL浓硫酸。在微波功率为520 W，时间为4 min条件下消解，然后测出溶液的吸光度A值。

可以得到吸光度A和氯离子浓度之间的关系式为A=0.0013+3.25×10-4[Cl-]，其中[Cl-]＜300 mg/L。

4 结论

根据重铬酸钾在酸性介质中氧化污水中的还原性物质，从而测定污水的化学需氧量。本文利用微波做能源，在不加银盐催化剂的条件下进行消解。实验表明，该方法操作时间短，测定一个样仅用10分钟，远远低于标准方法的2～4小时；避免了硫酸汞和贵重银盐的使用，不会造成二次污染，降低了分析成本。该方法操作简单快速，试剂用量少成本低，可作为经典重铬酸钾回流法的替代方法。

[1]李彦娥，赵秀兰.化学需氧量测定方法的研究进展[J].干旱环境检测.2005，19(1):50～52

[2]吴学深，夏东升，陆晓华,等. 微波消解光度法快速测定无挥发性废水的化学需氧量[J].应用化工.2005，34（8）:503～505

[3]李太友，刘琼玉，涂平. 化学需氧量的快速测定方法及其研究进展[J].城市环境.2002，16（3）：38～39

[4]刘兴艳.用微波消解快速测定化学需氧量[J].四川师范大学学报（自然科学版）.1994，17（3）：35～40

[5]赵登山.微波消解法快速测定废水中化学需氧量[J].淮阴工学学院学报.2006,15(1):63～65

[6]王振辉. 分光光度法测定COD[J].环境保护科学.2003，29(116):43～47

[7]张月，简淼夫.COD测定中氯离子干扰的消除方法[J].工业用水与废水.2004，35（4）：55～57

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.025