实验1 水体中化学耗氧量(COD)的测定

实验1 水体中化学耗氧量(COD)的测定

一、实验的目的与要求

⑴了解化学需氧量的含义。

⑵分别掌握滴定法和比色法(重铬酸钾作氧化剂)测定水样中有机物的原理和方法。

⑶熟悉回流操作技术

二、实验原理

化学耗氧量(COD)是指在一定的条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量，换算成氧的量(O)/(mg·L－1)来表示。COD是环境水体质量及污水排放标准的控制项目之一，是量度水体受还原性物质(主要是有机物)污染程度的综合性指标。污水综合排放标准(GB 8978—88)规定，新建和扩建厂COD允许排放浓度为：一级标准100 mg·L－1，二级标准150 mg·L－1，三级标准500 mg·L －1。对向地面水域排放的污水执行一、二级标准，其中城镇集中式水源地、重点风景名胜区等执行一级标准，一般工业用水区和农业用水区执行二级标准用，排入下水道进污水处理厂的才能执行三级标准。COD测定的方法有很多，对于测定地表水、河水等污染不十分严重的水质，一般情况下多采用酸性高锰酸钾法测定，此法简便快速。对于工业污水及生活污水中含有成分复杂的污染物，宜用重铬酸钾法。

酸性高锰酸钾法：在酸性条件下，向水样中加入一定量过量的KMnO4标准溶液，加热煮沸使水中有机物充分被KMnO4氧化，过量的KMnO4用一定量过量的NaC2O4标准溶液还原，再以KMnO4标准溶液来返滴定Na2C2O4的过量部分。滴至溶液由无色变成粉红色且在30s内不褪色为终点。

水样处理反应式为4MnO4－＋5C＋12H+ ==== 4Mn2+＋5CO2＋6H2O

滴定反应式为 2 MnO4－＋5 C2O42-＋16H+ ==== 2 Mn2+＋10 CO2＋8H2O 根据KMnO4和Na2C2O4的用量来计算水样的耗氧量。

重铬酸钾法：在强酸性溶液中，以Ag2SO4作催化剂，加入过量的K2Cr2O7氧化水中的还原性物质，过量的K2Cr2O7以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁按标准溶液返滴定。根据消耗相关溶液的体积和浓度，计算水样中还原性物质消耗氧的量。氯离子存在会影响测定，可在回流前向水样中加入HgSO4，使氯离子生成络合物以消除于抗。

滴定反应式为Cr2O72-＋6Fe2+ ＋14H+ ==== 2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O

三、仪器和试剂

1.仪器

电子天平、移液管(10m，25mL，50mL)、锥形瓶(250mL)、容量瓶(100mL)。酸式滴定管、磨口锥形瓶(250mL)、冷凝回流装置、电炉(300W)或电热堡。

2.试剂

Na2C2O4(s，AR)，KMnO4(s，AR)，H2SO4(浓AR，6mol·L－1)，HgSO4(s，CP)，K2Cr2O7(S，AR)，邻二氮菲(s，AR)，Ag2SO4(s，AR)，

FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O(s，AR)，FeSO4·7H2O(s，AR)，试亚铁灵指示剂(1.4859邻二氮菲-0.695g FeSO4·7H2O溶于100mL蒸馏水中，储存于棕色滴瓶中)，H2SO4- Ag2SO4溶液(在500mL浓H2SO4中加入5g Ag2SO4，放置，不时摇动使之溶解)。

四、实验步骤

1.高锰酸钾法

1)0.002molL-1 KMnO4标准溶液的配制

用天平称取0.17g固体KMnO4，配制成500mL溶液。

2)0.005 000mol·L-1Na2C2O4标准溶液的配制

准确称取0.15～0.18g Na2C2O4于100mL的烧杯中，加水溶解，定容于250mL 容量瓶中，精确计算Na2C2O4标准溶液的浓度。

3)KMnO4标准溶液与Na2C2O4标准溶液体积比的确定

移取10.00mL Na2C2O4标准溶液于250mL锥形瓶中，加入100mL蒸馏水和6 mol·L-1 H2SO4 10mL，加热至70～80℃，用0.002 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至粉红色，且在30s内不褪色为终点。记录滴定体积V1。平行测定三次。

4)水中化学耗氧量的测定

(1)取100.00mL水样于250mL锥形瓶中，加入6 mol·L-1H2SO410mL，再由滴定管放入0.002mol·L-1标准KMnO4溶液10.00mL(V2)。在锥形瓶中加入3～4粒玻璃珠，尽快将其加热至沸腾，并保持沸腾10min(溶液呈红色，否则就补加KMnO4溶液)。

(2)取下锥形瓶，冷却lmin，准确加入0.005 000mol·L-1Na2C2O4标准溶液10.00 mL(V3)，充分摇匀(溶液呈无色，否则就补加Na2C2O4溶液)。

(3)趁热用0.002 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，先加入回滴KMnO4，摇动溶液，使红色褪去后，再继续滴定。随着反应速度的加快，可逐渐加快滴定速度，快到终点时应逐滴加入，直至加入回滴KMnO4溶液(最好半滴)，溶液呈微红色，30s不褪去为终点。记录滴定体积V4。

(4)另取100.00mL去离子水代替水样，重复上述操作，求出空白值。

样品与空白均平行测定3次。

2.重铬酸钾法

1)0.04000 mol·L-1K2Cr2O7标准溶液的配制

准确称取150～180℃下烘干的K2Cr2O7 1.1767g溶于少量蒸馏水中，完全转移至100mL容量瓶中，稀释至刻度，充分摇匀。

2)0.l mol·L-1 FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O溶液的配制

称取7.90g FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O溶于蒸馏水中，边搅拌边慢慢加入4mL 浓H2SO4，冷却后稀释至200 mL，转移到试剂瓶中。每次使用前用K2Cr2O7标准溶液标定。

3)FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O溶液的标定

准确移取10.00mL K2Cr2O7标准溶液于250mL锥形瓶中，加入100mL蒸馏水，缓慢加入浓H2SO430mL，摇匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂，用FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O液滴定，溶液由黄色光变为蓝绿色，至红褐色为终点。由所用FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O溶液的体积V Fe，计算FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O 的浓度c Fe。