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COD測定中消除氯離子干擾的方法

在*家標準方法(鉻法)測定 COD 的過程中,水樣中存在的 Cl 極易被氧化劑氧化而導致測量結果偏高,另外還與 Ag2SO4 反應生成 AgCl 沉淀使催化劑中毒,因此 Cl 成為廢水 COD 測定的主要干擾物,尤其是對于高氯低 COD 的廢水,采用*家標準方法所測數據幾乎不具有參考價值。長期以來不少學者就如何消除Cl 的干擾進行了不懈的努力,先后提出標準曲線校正法、汞鹽法、低濃度氧化劑法、Ag+沉淀法、密封消解法及氯氣吸收校正法等方法。
1 汞鹽法
 
汞鹽法是鉻法測定 COD 時常采用的消除 Cl  干擾的方法,通常硫酸汞掩蔽劑的加入量按 HgSO4 和 Cl  質量比以 10:1 為宜。如果水樣中 Cl 的濃度小于 2000mg/L,該
 
優點:因運輸機選擇雙速電機,開關控制回路減少。缺點:負荷分配不均衡,其中一段負荷比較集中,相應
選擇的移動變電站額定容量大,資金投入大。
 
2.3 方案三
 
(1)采煤機(320KW)+單臺液壓泵(200KW)+破碎機(110KW)的組合;
 
(2)運輸機(2×132KW)+轉載機(132KW)+單臺液壓泵(200KW)。在組合 2 中因運輸機的 2 個電機都是雙速電機,占用 4 個回路,此組合共計 6 個回路;經以上負荷配置,在電氣設備應選用 2 臺 BLZ-500A 饋電開關;1 臺
 
QBZ-6*200/1140(660) HZ 礦用隔爆型組合真空電磁啟動器,1 臺 QBZ-4*315/1140(660) HZ 礦用隔爆型組合真空電磁啟動器;2 臺 KBSGZY2-T-500/6 型移動變電站。
優點:負荷分配基本上均衡。
 
缺點:運輸機是選用雙速電機,占用開關回路多,資金投入相應增加。
 
經過上面負荷優化組合比較,方案一在負荷分配上基本均勻,比較合理,而且投入資金少,因選擇智能型組合開關,相應列車長度縮短,減少了設備空間占用面積,而且智能型組合開關內部本體具有互換性,一旦任一啟動器出現故障,可立即轉到備用回路上,減少事故影響時間;優先選用此方案。
3   系統配置  
①饋電開關 BLZ-500A 2 臺
②礦用智能型組合開關 BQD15-4*315/1140 ZH 2 臺
③移變 KBSZGZY2-T-500/6 2 臺

方法效果很明顯,但當廢水中 Cl 的質量濃度超過 2000mg/ L,甚**高達 10000mg~20000mg/L 而 COD 低時,該方法則顯得力不從心。
 
為了擴大鉻法的應用范圍,對于高氯廢水,亦有人通過加大硫酸汞的用量來達到目的。由于硫酸汞本身為劇毒,并且試樣廢液中的汞鹽很難處理掉,會對環境造成二次污染,因此人們都致力于不采用或盡量少采用它來作為消除 Cl  干擾的方法 ,也有人提出用 AgNO3-Bi (NO3) 3 代替 HgSO4 作掩蔽劑。
2 標準曲線校正法
 
該法具體操作步驟為:先配制不同 CI 濃度的水樣,測出其 COD 值,繪制 COD-Cl  標準曲線;然后取兩份相
 
④集中控制 ZKT-3(2) 1 臺
⑤無觸點煤電鉆綜保 KZB - 4 1 臺
⑥無觸點照明綜保 ZXB-4 1 臺
⑦電纜: 150m


同的待測含氯水樣,其中 1 份測出其中 Cl  的含量,查
 
COD-CI  標準曲線求出 Cl 對應的 COD 值(CODCl )另
 
一份在不加掩蔽劑的情況下,測其 Cl  與有機物共同產生的 COD 值(COD 表觀);**后水樣的實測 COD 值:
 
p(COD 實測)=p(COD 表觀)- p(Cl  )。
 
該法無需加入硫酸汞,是對汞鹽法的改進,但由于酸度、重鉻酸鉀濃度和回流時間等條件的不同,使得氯的氧化程度也不一樣,因此這些“標準曲線”不易為他人所借用,每次測定之前都要先繪制,顯得比較煩瑣。但如果水樣中的 Cl 在COD測定時能夠完全被氧化的話,那么就可以直接由所測得的表觀 COD 減去 Cl 的理論 COD 而得到水樣的實測 COD,
 
即 p(COD 實測)=p(COD 表觀) - 0.226xp(Cl )。該方法是在
 
不加硫酸銀催化劑的情況下,讓 Cl 被重鉻酸鉀完全氧化,然后再按標準方法消解水樣。實驗表明,利用這種完全氧化的方法,Cl 的氧化率在 99.5%以上,COD 的實測值與實際值具有良好的一致性,且可用于高氯低 COD 廢水的測定,但前提是要確定合適的重鉻酸鉀濃度、酸度和回流時間等實驗參數,以保證 Cl 的完全氧化,否則結果會有很大的誤差。
 
3 低濃度氧化劑法
 
一般而言,氧化劑的濃度越大,其氧化能力越強,在 HgSO4 與 Cl  的質量比為 10: 1 的前提下,用不同濃度 K2Cr2O7 氧化單一 Cl  的結果可看出這一點,可見 Cl 在高濃度氧化劑中的氧化量比在低濃度氧化劑中大得多,因此在測定含氯廢水 COD 時可采用低濃度氧化劑以減少 Cl
 
的干擾。例如對于 p(Cl )<5000mg/L,p(COD)<400mg/L 水
 
樣,采用濃度為 0.05mol/L 的重鉻酸鉀溶液,并結合固體 HgSO4 掩蔽,結果的一致性和可靠性均很好。為了滿足不同范圍 COD 的測定要求,可采用分段重鉻酸鉀法,對不同范圍 COD 的測定用不同濃度的氧化劑,即 COD 的質量濃度<200、200 ~ 600、>600mg/L 時對應的氧化劑濃度分別為 0.05、0.10、0.20mg/L,這樣對于 Cl 的質量濃度高達 10000mg/L 時 COD 的質量濃度為 100mg/L 的廢水,該法的測定結果可達到相對誤差小于 9%,實際廢水加有機物回收率大于 92%。
 
進一步研究表明,在低濃度氧化劑的條件下 COD 的測定結果并不取決于 Cl 濃度的高低,而是回流后剩余氧化劑量的多少。只要氧化劑剩余量不超過 46%,則無論 Cl 的質量濃度怎樣變化,對測定結果都不會有太大的干擾,合理把握取樣量,可獲得理想的測定結果。
 
該法操作簡單,對低濃度有機物和高 Cl 水質 COD 的測定準確度高,有效擴大了標準法的測定范圍。但該種方法需要對未知 COD 的水樣預先做一番估計,同時氧化劑濃度也不能過低,否則會影響實際的 COD 值。
 
4 銀鹽沉淀法銀鹽沉淀法通常有兩種操作方式:一種是對水樣進行
 
預處理,即在消解前向水樣中加入適量的硝酸銀,然后取沉淀 Cl 之后的上清液進行測定。加入硝酸銀的量,應使水樣中的 Cl 完全沉淀但不要過量太多為宜,對于 Cl 的質量濃度超過 10000mg/L 的水樣,進行預先除氯是很有必要的。
 
另一種是采用硝酸銀和硫酸鉻鉀作為 CI 掩蔽劑,適量的硫酸鉻鉀的加入是為了抑制消解過程中少量 Cl 氧化反應的進行。這種汞鹽分析方法對于 Cl  質量濃度達到
 
1500mg/L 而 COD 值低** 85mg/L 的水樣,也能有效地抑
 
制 Cl 的干擾。在測量時調整硫酸的用量,降低反應體系的酸度,可以進一步抑制 Cl 的氧化,當水樣 COD 的質量與標準法對照,該法準確度和精密度都無顯著差異。濃度在 33~508mg/L  范圍內,Cl  的質量濃度達到
 
10000~30000mg/L 時,相對誤差為-7.4%~+7.7%,有效擴大
 
了該法的應用范圍。
 
銀鹽沉淀法使用貴重的銀鹽,提高了測量成本,實驗之后對銀進行回收再利用,可在一定程度上提高該方法的經濟效益。另外當水中存在懸浮物時,在 AgCl 沉淀生成過程中,會發生共沉淀和絮凝作用,那么在**種操作方式下這些沉淀會隨著 AgCl 沉淀的除去而除去。而且相當于加入硝酸,硝酸和硫酸混合之后成為一種強氧化劑 ,可以氧化一些還原性的物質。這樣說來,用硝酸銀來代替硫酸汞測得的 COD 值會有些偏低。
 
5 吸收校正法這種方法的原理是在完全吸收并準確測定體系內 Cl
 
氧化物 Cl2 的量的基礎上,從總 COD 中減去這部分 Cl2 相當的 COD。該方法采用和標準法同樣的消解方式,只是消解時選用一個特制帶吹嘴的錐形瓶,加熱結束后用充氣泵吹出體系內滯留的 Cl2,并在多孔玻璃板吸收管中加以吸收,然后用碘量法測定吸收管中的 Cl2。用標樣分析時,對于 COD 的質量濃度為 50mg/L 而 Cl  的質量濃度高達 10000mg/L 的廢水,其測量結果變異系數為 5.72%。
 
為了簡化實驗流程,亦可直接將玻璃管的末端插入 KI 溶液中(碘吸收校正法),加熱時用氮氣吹掃被加熱的溶液表面,停止加熱后增大氮氣流量,防止 KI 溶液倒吸。再用硫代硫酸鈉標準溶液滴定被 Cl2 轉換出來的 I2,定量計算被氧化的 Cl 。用該法測定 COD 值時不加 HgSO4 也可消除 Cl  的干擾,而且準確性較高。實驗表明,對 Cl 的質量濃度在 20000mg/L 以下,COD 的質量濃度為 500mg/L 水
 
樣,其校正之后的 COD 值相對誤差在 6.6%之內。
 
由于碘的揮發性能差別很大,為此可能先用 NaOH 來吸收產生的 Cl2,再與 KI 反應來消除室溫的影響,研究結果表明, 該方法可用于 p (Cl )<20000mg/L, p (COD)>30mg/L
的高氯廢水的測定。
 
吸收校正法要求在操作規程上非常仔細, 否則就會帶來很大的誤差, 同時吸收法多了一次 Cl2 的測定, 相對來說操作過程比較煩瑣,所消耗的時間也較長。
6 密封消解法
 
我們知道, 如果在密封的容器中測定 COD,那么當水中的 Cl  氧化成 Cl2 達到氣液平衡后 Cl 便不能再被氧化了,若再配合使用一定的掩蔽劑,則可有效地測定高氯廢水,這便是密封消解法的基本思想。
 
采用該方法測定 COD 時,Cl 對 COD 干擾和其質量濃度并無多大的關系,在相同 Cl 的質量濃度條件下,該法中的 Cl  的干擾比*標法要小得多。混配和實際水樣的測定結果表明,用密封消解法分析高氯廢水的 COD 準確度較高,p(COD) 在 100 ~ 1000mg/L,p(Cl  )<1000mg/L 時,該方法相對誤差<4.2%。
 
和標準法相比,密封消解法耗時短,且結果具有更高的準確度和精密度。但該方法的消解方式與*標法不同,用于各種水樣分析時污染物的消解程度難以劃定,同時使用該方法時一定要確保實驗操作的安全。
 
7 鉍吸收劑除氯法
 
該方法的原理是在 COD測定之前讓水樣中的 Cl 在酸性液中以HCl 氣體釋放出來,然后被投放在反應管中的鉍吸收劑吸收而預先除去,以此來降低 Cl 對測定結果的干擾。
 
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