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氯離子耗氧曲線校正法測(cè)定化學(xué)需氧量方法的探討

2022-07-23 08:41鄒紹鋒胡燕峰周紀(jì)寶杜玉棟李小燕張進(jìn)榮
石油化工應(yīng)用 2022年6期
關(guān)鍵詞:重鉻酸鉀氯離子水樣

鄒紹鋒,胡燕峰,周紀(jì)寶,杜玉棟,李小燕,張進(jìn)榮

(中國(guó)石油寧夏石化公司,寧夏銀川 750026)

目前中國(guó)石油寧夏石化公司采用快速消解分光光度法測(cè)定廢水中化學(xué)需氧量的含量,在工作中發(fā)現(xiàn)有時(shí)加完水樣后COD 管式試劑變渾濁現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)渾濁主要是因?yàn)樵噭┲械牧蛩峁昧坎蛔阋鸬?,因此,本文在現(xiàn)用方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,將影響測(cè)定結(jié)果的干擾物質(zhì)完全消除[1-5]。

本文通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)、討論及分析,最終確定了用氯離子耗氧曲線校正法測(cè)定氯離子含量>1 000 mg/L 且COD<150 mg/L 廢水樣中化學(xué)需氧量的含量,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,該方法測(cè)定的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和較好的精密度,能夠科學(xué)地配合生產(chǎn)分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

重鉻酸鉀有很強(qiáng)的氧化性,不僅氧化水樣中的還原性有機(jī)物還氧化廢水中的Cl-,使測(cè)定結(jié)果偏高,其反應(yīng)方程式如下:6Cl-+Cr2O72-+14H+→3Cl2+2Cr3++7H2O。

在實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)Cl-濃度一定時(shí)其消耗的氧量(CODC)l也是定值,因此可以通過(guò)繪制Cl-的耗氧曲線法進(jìn)行COD 含量的測(cè)定。

1.2 儀器及試劑

(1)硫酸-硫酸銀(10 g/L):于500 mL 濃硫酸中加入5 g 硫酸銀,放置1~2 d,不時(shí)搖動(dòng)使其溶解。

(2)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.25 mol/L):120 ℃干燥2 h 并冷卻的重鉻酸鉀(基準(zhǔn)試劑)12.257 7 g 溶解于250 mL 水中,緩慢加入100 mL 濃硫酸,待溶液冷卻后,轉(zhuǎn)至1 000 mL 容量瓶中稀釋至標(biāo)線。

(3)硫酸溶液:1+9。

(4)消解管:清洗干凈的消解管在選定的波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度值,吸光度值的差值應(yīng)在±0.005 之內(nèi),消解管用于光度測(cè)定的部位不應(yīng)有擦痕和粗糙;在放入光度計(jì)前應(yīng)確保管子外壁非常潔凈。

(5)回收使用的消解管,應(yīng)按以下方法進(jìn)行清洗:用自來(lái)水充分清洗干凈,在消解管中加入適量的硫酸銀-硫酸溶液(1)和重鉻酸鉀溶液(2)的混合液〔6+1〕,也可用鉻酸洗液代替混合液。擰緊管蓋,在60~80 ℃水浴中加熱管子,手執(zhí)管蓋,顛倒搖動(dòng)管子,反復(fù)洗滌管內(nèi)壁。室溫冷卻后,擰開蓋子,倒出混合液,再用自來(lái)水沖洗凈管蓋和消解管內(nèi)外壁,最后用蒸餾水清洗干凈。

1.3 水樣中化學(xué)需氧量含量的測(cè)定

1.3.1 Cl-被氧化的速度 因Cl-與催化劑硫酸銀生成氯化銀沉淀對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生干擾,所以要先確定在不加硫酸銀的情況下,Cl-被重鉻酸鉀氧化的速度。配制Cl-濃度為3 000 mg/L 的氯化鈉溶液,取5 份體積相同的此溶液,加5 mL、0.25 mol/L 重鉻酸鉀溶液和15 mL濃硫酸,加熱回流10 min、20 min、30 min、60 min、120 min,計(jì)算Cl-被氧化的速度,同時(shí)做空白。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見表1)。

表1 Cl-被氧化的速度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1 數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)加熱回流30 min 時(shí),Cl-被重鉻酸鉀氧化的速度達(dá)到最大,所以選擇消解時(shí)間為30 min。

1.3.2 繪制COD 曲線 配制COD 含量分別為25 mg/L、50 mg/L、75 mg/L、100 mg/L、125 mg/L、150 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)系列使用液,取2 mL 使用液分別加入事先裝有0.5 mL不同濃度重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和1 mL 濃硫酸的管式試劑瓶中,加熱消解30 min,稍冷后加入1 mL 硫酸-硫酸銀溶液加熱繼續(xù)消解1.5 h,冷卻后測(cè)定吸光度,以COD 濃度值為橫坐標(biāo),以測(cè)得的吸光度為縱坐標(biāo),繪制COD 標(biāo)準(zhǔn)曲線,數(shù)據(jù)(見表2),COD 曲線(見圖1)。

圖1 COD 曲線圖

表2 繪制COD 曲線數(shù)據(jù)

曲線方程:y=222.87x+0.001,利用校正方法:濃度法k=222.87、r2=0.999 7。

1.3.3 繪制氯離子耗氧曲線 配制Cl-濃度分別為500 mg/L、1 000 mg/L、1 500 mg/L、2 000 mg/L、2 500 mg/L、3 000 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列水樣,按照繪制COD 標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟測(cè)定水樣中的CODCl,以氯離子濃度為橫坐標(biāo),以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液質(zhì)量濃度對(duì)應(yīng)CODCl值為縱坐標(biāo),繪制氯離子耗氧曲線,數(shù)據(jù)(見表3),氯離子耗氧曲線(見圖2)。

圖2 氯離子耗氧曲線圖

表3 繪制氯離子耗氧曲線數(shù)據(jù)

1.3.4 樣品的測(cè)定 取2 mL 待分析的廢水樣按照繪制COD 標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟進(jìn)行水樣中的表觀COD的測(cè)定。

1.4 結(jié)果計(jì)算

含氯水樣的真實(shí)COD實(shí)際按下式進(jìn)行計(jì)算:

式中:COD實(shí)際-水樣中實(shí)際的化學(xué)需氧量的含量,mg/L;COD表觀-水樣中測(cè)得的化學(xué)需氧量的含量,mg/L;CODCl-曲線上查出該濃度下Cl-的耗氧量,mg/L。

2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

2.1 準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)

用優(yōu)化改進(jìn)后的方法分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際水樣進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見表4、表5)。

表4 標(biāo)準(zhǔn)水樣中的COD表觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 實(shí)際水樣中的COD表觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證氯離子耗氧曲線法的可靠性,進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn),測(cè)定結(jié)果(見表6)。

由表6 可知,該方法12 次測(cè)量結(jié)果有90%的測(cè)量結(jié)果在103%~110%,說(shuō)明該方法可靠性高。

表6 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并確定了氯離子含量>1 000 mg/L且COD<150 mg/L 的廢水中COD 含量測(cè)定的分析方法為:預(yù)先在處理合格的管式試劑瓶中加入0.5 mL、0.25 mol/L 的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和1 mL 濃H2SO4,取2 mL 水樣進(jìn)行加熱消解30 min,稍冷后加入1 mL 硫酸-硫酸銀溶液加熱繼續(xù)消解1.5 h,冷卻后測(cè)定表觀COD 含量,然后測(cè)定廢水中氯離子含量,根據(jù)氯離子耗氧曲線求得CODCl,最終求得廢水中實(shí)際的COD 含量,通過(guò)以上分析方法測(cè)定的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和較好的精密度,能夠科學(xué)地配合生產(chǎn)分析。

(2)用本方法測(cè)定廢水中的COD實(shí)際分析過(guò)程中不再加入硫酸汞試劑,解決了處理廢液中汞鹽的難題,也消除了對(duì)環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

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