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体验化学需氧量（COD）测定全过程 2010-7-20 20:14:17 体验化学需氧量（COD）测定全过程 在水环境监测中，化学需氧量是一项十分重要的指标，也是我国总量控制的主要指标之一，在水污染控制、管理和节能减排中起了很大的作用。在这篇文章中，跟大家共同体验化学需氧量测定的全过程，希望能加深对化学需氧量的了解，能将其监测数据测的更为准确，并通过测定的数据更深入地了解水体的水质状况和治理的途径。1基本概念1.1为什么要测化学需氧量在自然界的循环中，水中的还原性物质，特别是有机化合物在生物氧化降解过程中消耗溶解氧而造成水体氧的缺损，溶解氧的缺损会破坏环境和生物群落的生态平衡，引起水质恶化，甚至发生溶氧消耗殆尽，厌氧菌滋生，造成水体变黑发臭。这就需要针对水中的有机物进行监测。由于有机化合物有数百万种，难以分别定性定量监测。在实践的基础上，环境分析学家寻求到另一种途径，确定一种综合指标，利用有机化合物的还原性质，将耗氧的量作为一项新的指标，这样化学需氧量和生化需氧量就应运而生了。由于生物氧化是一个缓慢的过程，一个月的时间也只能氧化到70％左右，这对污染治理的实际操作就显得滞后，分析化学家们将生物氧化的碳化部分定为五日生化需氧量（BOD5），虽在某种程度上缩短了时间，但仍显得漫长。在这种情况下，就出现了化学需氧量。化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，简称COD）是指水体中易被强氧化剂（一般采用重铬酸钾）氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，结果折成氧的量（以mg/L计）。它是表征水体中还原性物质的综合指标。除特殊水样外，还原性物质主要是有机化合物，组成有机化合物的碳、氮、硫、磷等元素往往处于较低价的氧化价态。为区别于采用高锰酸钾作氧化剂的测定，又将此结果称之为“化学需氧量”或“铬法COD”，记作“CODcr”，用高锰酸钾做氧化剂测出的结果称之为“高锰酸盐指数”或“锰法COD”，记作“CODMn”。本文主要讨论的是前者。1.2定义化学需氧量是指在强酸性介质和加热条件下，用重铬酸钾作为氧化剂氧化消解水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mg／L来表示，测定结果包括水样中的溶解性物质和悬浮物。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质主要是有机物，因而也可看作是有机污染的综合指标。水被有机物污染是很普遍的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一，但只能反映能被氧化的有机污染，不能反映吡啶、多环芳烃、二恶英类等较为稳固的有机化合物的污染状况。若以CaHbOcNdPeSf泛指一般有机化合物，其氧化反应可由下式表示： CaHbOcNdPeSf ＋ 1/2（2a+b/2+d+5/2e+2f-c）O2 aCO2+b/2H2O+dNO+e/2P2O5+fSO2 （1） 从（1）式可知，lmol的有机化合物（CaHbOcNdPeSf）在氧化反应中要消耗 1/2(2a+b/2+d+5/2e+2f-c)mol的氧，用此法计算出的COD值称为理论需氧量(ThOD)，其单位一般用g／g（即每克有机物耗氧克数）表示。在评价COD的方法时往往引入氧化率的概念，将实际测得的需氧量与理论需氧量相比而得。即： 氧化率=COD/ThOD×100％例如：我们采用两种方法测定浓度为50.Omg／L的甲醇溶液时，采用酸性重铬酸钾法测得CODCr值为72.0mg/L，用酸性高锰酸钾法测得CODMn值为20.2mg/L。 在甲醇的氧化反应中，其ThOD应按下式计算：CH4O（CH3OH）+3/2 O2 CO2+2H2O （2）l mol甲醇理论耗氧为3/2mol，即每32g甲醇理论上耗氧48g，或甲醇的ThOD为48/32=1.50g/g。对50.0mg／L的甲醇溶液，其理论耗氧为50.0mg/L×1.50mg/mg=75.0mg/L。因此，甲醇的CODcr法氧化率为72.0／75.0×100％=96.0％。甲醇的CODMn法氧化率为20.2／75.0×100％=26.9％。由于历史上的原因，在公式（1）中，最先将有机氮的氧化产物定成了NO，故这儿沿用的过去的说法，有机氮高价态的产物应该是NO2。因此，对应于有机氮化合物就会出现氧化率大于100％的现象。根据此方法，我们可以将任何一种化合物在测定条件下的氧化率计算出来，象上述的甲醇能够溶于水，可以通过逐级稀释予以测定。一般吸取20.0ml的水样，可测定30-700mg/L的COD，而对于纯化学物质若按比重0.8 g/ml、氧化率90%、理论需氧量2g/g来计算的话，其COD浓度会达到：0.8g/ml×90％×2g/g=1.44g/ml=1