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水中有机化合物的测定

 (一)、化学需氧量: (COD) 是指在一定条件下1升水中的还原性物质,包括有机物、NO2-、S2-、Fe2+等无机物,在外加强氧化剂K2Cr2O7的作用下被氧化分解时所消耗的氧化剂的量,以O2的mg/L表示。

1、重铬酸钾法 在水样中加入一定体积的K2Cr2O7标准溶液,加入H2SO4、Ag2SO4(催化剂),回流,以试铁灵作指示剂,用(NH4)2Fe(SO4)2标液滴定水样中未被还原的K2Cr2O7,计算水样的COD.
 
  Cr2O72? + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
 
  Cr2O72? + 14H+ + 6Fe2+→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
 
  若水样中C(Cl?)> 30 mg/L,则预先加HgSO4
 
  Hg2+ + 4Cl? → HgCl42?
 
  终点:蓝绿 红棕
 
  2、COD测定仪测定水样COD的原理:以一定量的K2Cr2O7标液作为氧化剂,在10.2 mol/L H2SO4中回流15分钟,冷却,加Fe2(SO4)3,搅拌
 
  Fe3+ + e→Fe2+
 
  Cr2O72? + 14H+ + 6Fe2+→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
 
  (二)、高锰酸盐指数:高锰酸盐指数又称锰法化学耗氧量,它是指在一定条件下,以高锰酸钾为氧化剂,氧化水中还原性物质时所消耗的高锰酸钾的量,以O2的mg/L来表示。在高锰酸盐指数法规定的条件下,高锰酸钾的氧化能力有限,因此常用高锰酸盐指数法作比较清洁水的有机物含量的评价。
 
  A、碱性法
 
  碱性法适用于CCl > 300 mg/L 的水样,在碱性溶液中:
 
  MnO4– + 2H2O + 3e →MnO2 + 4OH –
 
  B、酸性法
 
  酸性法适用于CCl < 300 mg/L 的水样,在酸性溶液中:
 
  MnO4– +8H++5e→Mn2++ 4H2O(沸水浴加热30分钟)
 
  剩余的KMnO4用一定量、过量的Na2C2O4还原,再用KMnO4标液返滴定过量的Na2C2O4,滴定反应为:
 
  2MnO4 – + 5C2O42 – + 16H+→2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
 
  测定过程可以表示为:
 
  取水样100 mL
 
  (1:3) H2SO4 5mL
 
  混匀
 
  加C(KMnO4) = 0.01 mol/L标液10.0 mL
 
  沸水浴加热30分钟
 
  加C( Na2C2O4) = 0.01 mol/L标液10.0 mL
 
  褪色
 
  用0.01mol/L KMnO4标液回滴
 
  终点微红色
 
  (三)、生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)是指在有溶解氧的条件下,水中可以分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解成H2O、CO2等无机物的过程所需要的氧量。结果以O2的mg/L表示。有机物质的生物氧化过程进行的比较缓慢,在20 oC时培养5天,此时完成大约70%左右,由此测出的BOD称为5日生化需氧量,用BOD5表示。
 
  1、 有机物在微生物的作用下的好氧分解分两个阶段进行:
 
  第一阶段是含碳物质氧化阶段,主要是含碳物质氧化为CO2和H2O;第二阶段是硝化阶段,主要是在硝化菌的作用下将NH3或NH4+进一步氧化为NO2-和NO3-的过程,这个过程称
 
为消化需氧量。
 
  通常所说的BOD只是指第一阶段的生化需氧量(即:碳化需氧量)。有机污水的硝化过程要到大约5~7天后才显著进行,所以测定的BOD5值不包括硝化阶段。
 
  五天培养法(20 oC)
 
  该方法也称为标准稀释法。
 
  直接测定法
 
  原理:将水样稀释后,测定水中的溶解氧含量,在20±1oC条件下培养5天后再测定水中的溶解氧含量,两次测定值之差即为BOD5,若水样的BOD5< 7 mg/L,则不必对水样进
 
行稀释。
 
  对于不经稀释,直接培养的水样:
 
  BOD5(mg/L)= ρ1-ρ2
 
  ρ1 水样在培养前溶解氧的浓度(mg/L);
 
  ρ2 水样经5天培养后剩余溶解氧的浓度(mg/L).
 
  2、稀释水 对于绝大多数污水和工业污水,它们的BOD > 7 mg/L,为了保证测定过程中有充足的溶解氧存在,就需要稀释后再培养、测定。
 
  稀释的程度应达到使培养过程中:
 
  消耗的溶解氧量 > 2 mg/L,
 
  剩余的溶解氧量 > 1 mg/L.
 
  稀释水一般用蒸馏水配制,先曝气2~8 小时,在20 oC下放置数小时,临用前加入少量CaCl2、 FeCl3、NH4Cl、MgSO4等营养盐溶液和K2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液,混匀,使稀
 
释水pH = 7.2, BOD5 < 0.2 mg/L.
 
  3、 对不含微生物或微生物含量很少的工业污水,在测定BOD5时应当进行接种,即往污水中加入的稀释水中应当含有一些能降解有机物的微生物。即在每升稀释水中加入
 
 
  生活污水的上层清液1~10mL;
 
  表层土壤浸出液20~30 m;,
 
  河水、湖水10~100 mL。
 
  这种水称为接种稀释水,调节其pH = 7.2,
 
  BOD5=0.3~1.0 mg/L.
 
  配制含葡萄糖和谷氨酸各150 mg/L的标液,按1︰50的倍数稀释后,与水样同步测定BOD5,测定结果应当在BOD5 = 180~230 mg/L之间。
 
  4、水样稀释倍数
 
  例如,工业污水:
 
  由K2Cr2O7法测得的COD值分别乘以0.075,0.15,0.25,获得3个稀释倍数。
 
  按几种不同的稀释比,将水样稀释成若干个稀释试样。经过20 oC 5天的培养后:
 
  水中剩余的溶解氧应≧1 mg/L,
 
  培养期间溶解氧的损失应≧2 mg/L.
 
  方法:水样经稀释后,测定其培养前和20±1 oC培养5日后的溶解氧量,再按稀释比计算BOD5.
 
  (四)、总有机碳
 
  总有机碳(Total Organic Carbon, TOC)是以碳的含量表示水中有机物质总量的一项综合性指标,把水中所有的有机物的碳通过燃烧法转变成CO2而加以测定的,以C;mg/L表
 
示。TOC比BOD5或COD更能反映有机物的总含量。
 
  常用方法:燃烧氧化-非色散红外吸收法
 
  (五)、挥发酚 挥发酚一般是指沸点 < 230 oC的酚。它们一般属于一元酚,例如苯酚(BP,181.8 oC)。 4-氨基安替比林分光光度法,该方法适用于测定酚含量 < 5 mg/L
 
的比较清洁水。
 
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