化学需氧量COD的测定

生活污水中化学需氧量COD的测定

教学内容：

一、实验目的

1.了解化学耗氧量（COD）的基本含义；

2.学习酸性高锰酸钾法测定水的COD的方法，掌握移液管使用和滴定的基本技能。

二、实验原理

化学需氧量又称化学耗氧量（简称COD），是表示水体或污水污染程度的重要综合性指标之一，也是环境保护和水质监测中经常需要测定的项目。通常可利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将废水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。COD 的值越高，说明水体污染程度越重。COD的测定方法，不仅有高锰酸钾高温氧化法，也包括高锰酸钾低温氧化法（氧吸收量）和重铬酸钾法。化学需氧量常由于氧化剂的种类、浓度及氧化条件等的不同，导致对有机物质的氧化率的不同。因此，在排水中存在有机物的情况下，必须在同一条件系测定才可进行对比。

本实验采用酸性高锰酸钾法测定COD。在酸性条件下，向被测水样中定量加入高锰酸钾溶液。加热水样，使高锰酸钾与水样中有机污染物充分反应，过量的高锰酸钾则，可加入一定量的草酸钠还原。最后用高锰酸钾溶液返滴过量的草酸钠（对于反应较慢或溶解较慢的固体试样采用“返滴定”法可以得到较满意的结果），由此计算水样的耗氧量。所涉及的主要化学反应方程式如下

4MnO

4-(过量)+5C+12H+====4Mn2++5CO

2

↑+6H

2

O(100℃)

2MnO

4-(剩余)+5C

2

O

4

2-(过量)+16H+====2Mn2++10CO

2

↑+8H

2

O(65～85℃)

2MnO

4-(滴定液)+5C

2

O

4

2-(剩余)+16H+====2Mn2++10CO

2

↑+8H

2

O

三、实验用品

仪器和材料酸式滴定管、锥形瓶、250mL容量瓶、分析天平、电炉。

药品 3mol·L-1硫酸、高锰酸钾溶液、5%硝酸银溶液、草酸钠固体。

四、实验内容及操作

1.标定高锰酸钾溶液

①准确称取0.42g左右的草酸钠溶于少量蒸馏水中，转移至250mL容量瓶中定容，计算此标准草酸钠溶液的浓度。

②取20.00mL标准草酸钠溶于250mL锥形瓶，加10.00mL3mol·L-1的硫酸酸化，加热至70～80℃，趁热用高锰酸钾滴定，记录高锰酸钾的用量，根据反应方程式计算高锰酸钾溶液的浓度。

2.水样的测定

取适量水样（V

s

）于250mL锥形瓶中，用蒸馏水稀释至100mL，加10mL3mol·L-1硫酸，再加入5%的硝酸银溶液5mL以除去水样中的Cl-（当水样中Cl-浓度很小

时，可以不加硝酸银），摇匀后准确加入已标定的高锰酸钾溶液V

1

（约10.00mL），将锥形瓶至于沸水浴中加热30min，氧化需氧污染物。稍冷后（约80℃），加草酸钠标准溶液10.00mL，摇匀（此时溶液为无色），在70～80℃的水浴中用高锰

酸钾溶液滴定至微红色，30s内不褪色即为终点，记录高锰酸钾溶液用量（V

2

）。

在250mL锥形瓶中加入蒸馏水100mL和3mol·L-1硫酸10mL，在70～80℃的水浴中，用高锰酸钾溶液滴定至微红色，30s内不褪色即为终点，记录高锰酸钾

的用量（V

3

）；再移入草酸钠标准溶液10.00mL，摇匀，在70～80℃的水浴中，用高锰酸钾溶液滴定至微红色，30s内不褪色即为终点，记录高锰酸钾的用量

（V

4

）。

按下式计算化学需氧量COD（Mn）：

COD(Mn)=〔(V

2-V

4

)·f×c（Na

2

C

2

O

4

）×16.00×1000〕∕V

s

式中：f=10.00∕（V

4-V

3

）,即每毫升高锰酸钾相当于fmL草酸钠标准溶液；

V

s

为水样的体积；16.00为氧的相对原子质量。

五、注意事项

1.在常温下高锰酸钾和草酸钠之间的反应速度缓慢，因此滴定的速度不宜过快，若滴定过快，部分高锰酸钾将来不及跟草酸钠反应，从而在酸性溶液中分解。

4MnO

4-+4H+====4MnO

2

+3O

2

+2H

2

O

为加快反应，可加热溶液（但温度不宜过高，温度过高易引起草酸钠的分解）。此外，Mn2+对高锰酸钾和草酸钠的反应有促进作用，所以反应速度逐渐加快。

2.高锰酸钾的颜色较深，液面的弯月面下沿不易看出，滴定管读数室应以液面的上沿最高线为准。

3．本实验在加热氧化有机污水时，完全敞开。如果水样中易挥发性化合物含量较高，应使用回流冷凝管装置加热，否则结果偏低。此外，水样中Cl-在酸性高锰酸钾中能被氧化，会使结果偏高。

污水水样中有机物的种类繁多。主要含有烃类、脂肪、蛋白质以及挥发性物质（如乙醇、丙酮等）的生活污水中和工业废水中的有机物可以被氧化90%以上，但像吡啶、甘氨酸等有机物则难以氧化。在实际测定中，氧化剂种类、浓度和氧化条件等对测定结果均有影响，所以必须严格规定操作步骤进行分析，并在报告结果中注明所用的方法。

板书设计：

一、实验目的

1.了解化学耗氧量（COD）的基本含义；

2.学习酸性高锰酸钾法测定水的COD的方法，掌握移液管使用和滴定的基本技能。

二、实验原理

化学需氧量又称化学耗氧量（简称COD），是表示水体或污水污染程度的重要综合性指标之一，也是环境保护和水质监测中经常需要测定的项目。

4MnO

4-(过量)+5C+12H+====4Mn2++5CO

2

↑+6H

2

O(100℃)

2MnO

4-(剩余)+5C

2

O

4

2-(过量)+16H+====2Mn2++10CO

2

↑+8H

2

O(65～85℃)

2MnO

4-(滴定液)+5C

2

O

4

2-(剩余)+16H+====2Mn2++10CO

2

↑+8H

2

O

三、实验用品

仪器和材料酸式滴定管、锥形瓶、250mL容量瓶、分析天平、电炉。

药品 3mol·L-1硫酸、高锰酸钾溶液、5%硝酸银溶液、草酸钠固体。

四、实验内容及操作

1.标定高锰酸钾溶液

2.水样的测定

移液管取 25.00mL水样→锥形瓶，稀释至100mL→加入10.00mL3mol·L-1

的硫酸→滴定管加V

1（约10.00mL）KMnO

4

溶液→沸水浴30min→加入

10.00mLNa

2C

2

O

4

溶液，摇匀→在70～80℃的水浴中用KMnO

4

溶液滴定→至微红色

30s不褪，终点，读数V

2

。

取100mL蒸馏水→锥形瓶→加入10.00mL3mol·L-1的硫酸→在70～80℃的

水浴中用KMnO

4溶液滴定→至微红色30s不褪，终点，读数V

3

→加入10.00mLNa

2

C

2

O

4

溶液，摇匀→在70～80℃的水浴中用KMnO4溶液滴定→至微红色30s不褪，终点，读数V

4

。

五、注意事项

1.高锰酸钾和草酸钠反应条件；

2.水样中杂质离子对实验结果的影响；

3.量筒和移液管读数的区别。