作者:宋檢 時間:2022-10-17 來源:互聯網
重鉻酸鉀法[1]是我國現行COD測定方法中*常用的一種分析方法。油氣開發鉆井過程中常常會遇到鹽膏層或使用鹽水鉆井液,產生的鉆井廢水屬于高氯廢水(Cl–*高可達50g/L),這種鉆井廢水經環保處理后,按照國家外排標準[2]要求,其凈化水的COD一般小于150mg/L或者小于100mg/L。對于這種凈化水COD的分析,不宜繼續采用重鉻酸鉀法。大量實驗發現,鉆井廢水中Cl–的存在對COD的測定產生嚴重的干擾,有機物濃度越高,則Cl–的干擾越小,反之則干擾越大。許多科研工作者針對高氯工業廢水低COD的分析,提出了諸如標準曲線法[3]、硝酸銀沉淀法[4]、低濃度氧化劑法[5]等。筆
者對重鉻酸鉀法測定高氯離子鉆井廢水低COD分析方法引起的誤差進行了分析,并對此方法進行了改進,提出了一種使用低濃度氧化劑、增加硫酸汞用量掩蔽氯離子的方法(以下簡稱低濃度氧化法),并對此分析方法做了評價實驗。該方法操作簡單,分析結果準確度較高,適合大批量樣品分析,能夠滿足一般科研生產的需要。
1實驗部分
1.1主要儀器與試劑
箱式電阻爐:SX2–4–10型,沈陽電爐廠;分析天平:TG328A型,上海上平儀器公司;COD測定儀:HCA–100型,江蘇姜堰分析儀器廠;硫酸銀、硫酸汞、濃硫酸、氯化鈉、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、鄰苯二甲酸氫鉀、1,10-菲咯啉:分析純。
1.2實驗方法及水樣
取10.00mL實驗水樣(或適量水樣稀釋至10.00mL)置于250mL磨口的回流錐形瓶,加入氯離子掩蔽劑(根據氯離子質量計算加入量),搖勻后再準確加入5.00mL配制的低濃度重鉻酸鉀溶液及數粒玻璃珠,連接COD測定儀,從冷凝管上口慢慢地加入15mL硫酸–硫酸銀溶液,輕輕搖動錐形瓶使溶液混勻,加熱回流2h(自開始沸騰時計時)。冷卻后,用40mL水從上部慢慢沖洗冷凝管壁,取下錐形瓶,確保總體積不少于70mL。溶液再度冷卻后,加入2滴試亞鐵靈指示劑,用相應濃度的硫酸亞鐵銨標準溶液滴定,溶液的顏色由黃色經
藍綠色至紅褐色即為終點,記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的用量。同時以蒸餾水按同樣步驟進行空白試驗,以精確計算試樣化學需氧量。實驗水樣參照GB11914–1989中的4.7方法配制鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液,然后加入不同量的氯化鈉,稀釋至標線,即可得到不同Cl–濃度和COD的標準水樣。
2結果與討論
2.1誤差分析
采用重鉻酸鉀法[1]測定高氯鉆井廢水的低COD時,只能氧化85%~95%的有機物[6],而此時Cl–已基本上****地被氧化。氯離子的干擾主要表現在以下兩點:①消耗氧化劑重鉻酸鉀。在酸性條件下氯離子很容易被氧化,1mgCl–相當于消耗0.266mg的氧[7],因此產生了正干擾。②消耗催化劑Ag2SO4。酸性條件下重鉻酸鉀只能氧化大部分有機物,加入Ag2SO4作催化劑時,可完全氧化直鏈脂肪族化合物。但當水樣中含有氯離子時,Cl–消耗了一定量的Ag+生成氯化銀沉淀,干擾了樣品的氧化程度,影響了COD的測定結果。
2.2硫酸汞的加入量對COD的影響
配制不同氯離子濃度、COD理論值分別為50mg/L和100mg/L的水樣,采用0.0500mol/L的重鉻酸鉀溶液按照標準法分析水樣的COD,考察掩蔽劑硫酸汞與氯離子不同比值加量對COD測定值的影響,實驗結果見表1。由表1可知,高濃度氯離子對COD測定干擾很大,Cl–濃度越大,COD的測定值越大;當掩蔽劑硫酸汞與氯離子質量比為15∶1時,水樣測定結果與理論值相對誤差*大,*大相對誤差可達220.54%;質量比為10∶1時,測定結果基本穩定,相對誤差均小于9.37%;質量比5∶1時,COD普遍較高。因此以下實驗采用投加硫酸汞與氯離子質量比為10∶1,減小氯離子的干擾。
2.3氧化劑濃度對COD分析結果的影響
配制不同氯離子濃度、COD理論值分別為50mg/L和100mg/L的水樣,按照掩蔽劑硫酸汞與氯離子質量比為10∶1投加,考察氧化劑濃度對水樣COD測定值的影響,結果見表2和表3。
從以上數據可知,相同氯離子濃度下,隨著氧化劑濃度的增大分析結果相對誤差增大;COD為50mg/L的標樣,采用濃度為0.25mg/L的重鉻酸鉀氧化劑法測定COD,分析結果相對誤差可達到209.86%,而采用0.0500mol/L重鉻酸鉀溶液時氧化處理時,相對誤差均*高為9.14%;COD為100mg/L的標樣,采用濃度為0.25mg/L的重鉻酸鉀氧化劑法測定COD,分析結果相對誤差可達到297.95%,而采用0.0500mol/L和0.0250mol/L重鉻酸鉀溶液氧化處理時,引起的相對誤差相當,*高為7.48%。因此在測定高濃度氯離子低COD的水樣時,掩蔽劑硫酸汞與氯離子質量比為10∶1時,用低濃度氧化劑法,其COD測定結果準確可靠。
2.4評價實驗
2.4.1氯氣校正法、低濃度氧化劑法與標準法效果對比
配制不同氯離子濃度、COD理論值為100mg/L的水樣,分別采用氯氣校正法[8]、低濃度氧化劑法(0.0500mol/L)和重鉻酸鉀標準法(GB11914–
1989)對不同氯離子濃度的已知COD標準水樣進行COD分析,分別對3種方法的準確度進行評價,實驗結果見表4。
由表4可以看出,對于COD為100mg/L標樣,當氯離子濃度逐漸增大時,標準法分析產生的相對誤差*大,*高為132.0%,分析結果誤差隨氯離子濃度增加而增大;氯氣校正法分析產生的相對誤差*小,*大為1.80%,但是該方法分析過程繁瑣,所需時間較長;低濃度氧化劑法分析產生誤差*大為6.80%,相對誤差較小,操作方法簡單,尤其是大批次水樣的檢測,分析結果基本能夠滿足一般科研生產的需要。
2.4.2高氯鉆井廢水低COD濃度的測定
采用氯氣校正法和低濃度氧化劑法,對不同性質的鉆井廢水處理后水樣進行分析,進一步評價低濃度氧化劑法分析效果,兩種方法分析結果見表5。由表5可知,對于高氯低COD值的鉆井廢水,采氣廢水和鉆井廢液固化處理固體的浸液,按硫酸汞與氯離子質量比為10∶1投加硫酸汞掩蔽劑,采用低濃度重鉻酸鉀氧化法,分析結果與氯氣校正法十分接近,能夠滿足油氣田鉆井和作業等高氯離子低COD工業廢水的準確分析檢測的需要。
3結論
(1)對于高氯鉆井廢水低COD的分析,若采用GB11914–1989重鉻酸鉀法測定其化學需氧量,由于氯離子影響COD分析結果相對誤差較大。
(2)高氯鉆井廢水低COD的測定,采用0.0500mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液做氧化劑,硫酸汞與氯離子質量比為10︰1,其結果相對誤差較小,而且操作方法較氯氣校正法簡單,適應于大批次水樣的檢測,基本能夠滿足一般科研生產的需要。
(3)低濃度氧化劑法是對GB11914–1989重鉻
酸鉀法的補充和完善,適用于COD小于150mg/L、氯離子濃度小于25000mg/L的工業廢水的分析,此方法擴展了標準方法的適用范圍。
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