環(huán)境監(jiān)測(cè)25課件

環(huán)境監(jiān)測(cè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析水中的有機(jī)物質(zhì)---化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量(ChemistryOxygenDemand)

化學(xué)需氧量是指在一定條件下，水中易被強(qiáng)氧化劑氧化的還原性物質(zhì)所消耗氧化劑的量，結(jié)果以氧的mg/L表示。

化學(xué)需氧量所測(cè)得的水中還原性物質(zhì)主要是有機(jī)物。

化學(xué)需氧量是一個(gè)條件性指標(biāo)。又分為CODCr和CODMn。標(biāo)準(zhǔn)法和快速法測(cè)定CODCr的原理

標(biāo)準(zhǔn)法和快速法基本原理相同。即：在強(qiáng)酸性溶液中，一定量的重鉻酸鉀在催化劑作用下氧化水樣中還原性物質(zhì)，過(guò)量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為滴定終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。標(biāo)準(zhǔn)法和快速法測(cè)定CODCr的原理

根據(jù)上述氧化反應(yīng)中硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量，可計(jì)算CODCr：

CODCr(O2，mg/L)＝(V0-V1)C81000/V

式中，V0—空白試驗(yàn)時(shí)硫酸亞鐵銨的用量（ml）；

V1—測(cè)定水樣時(shí)硫酸亞鐵銨的用量（ml）；

V—所取水樣的體積（ml）；

C—硫酸亞鐵銨標(biāo)液的濃度（mol/L）；

8—氧的當(dāng)量質(zhì)量（g/mol）。干擾及排除

氯離子：加入適量HgSO4予以消除。

亞硝酸鹽：預(yù)先在重鉻酸鉀溶液中加入氨基磺酸便可消除其干擾。改進(jìn)方法與裝置金屬模塊加熱器取代煤氣燈;

用空氣冷凝回流管取代傳統(tǒng)的水冷凝管;

用Al3＋、MoO42－等助催化劑部分取代Ag2SO4;

利用分光光度法取代傳統(tǒng)的容量滴定法……

總之，多種改進(jìn)的COD測(cè)試方法更加注重測(cè)試過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，代表了未來(lái)COD測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方向。HACH公司COD測(cè)試裝置金屬模塊加熱器比色計(jì)空氣冷凝COD測(cè)定裝置高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）在酸性條件下，用高錳酸鉀將水樣中的還原性物質(zhì)(有機(jī)物和無(wú)機(jī)物)氧化，反應(yīng)剩余的KMnO4加入體積準(zhǔn)確而過(guò)量的草酸鈉予以還原。過(guò)量的草酸鈉再以KMn04標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，其反應(yīng)式如下：此法的最低檢出限為0.5mg/L，測(cè)定上限為4.5mg/L。二、測(cè)定步驟1.水樣測(cè)定取一定量(小于100mL的水樣于250mL錐形瓶中，如蒸餾水稀釋到100mL加5mL硫酸溶液(1+3)，用滴定管加入10.00mL，0.01mol/L高錳酸鉀溶液搖勻加數(shù)粒玻璃珠，在水浴上加熱到沸騰，煮沸30min，水溶液面要高于反應(yīng)溶掖的液面．稍冷后，加入10.00mL的0.0100mol/L草酸鈉溶液，立即用0.01mol/L高錳酸鉀溶液滴定至微紅色．記錄耗用的高錳酸鉀溶液的體積(V1)。要求回滴用的高錳酸鉀量在5mL左右，如滴定耗用體積大大或太小，應(yīng)更改水樣取用量后重做。2．高錳酸溶液校正系數(shù)(K)的測(cè)定將上述已滴定完畢的溶液加熱到60—80℃，準(zhǔn)確加入10.00mL的0.0100mol/L草酸鈉溶液，立即用高錳酸鉀溶液滴定至微紅色，記錄耗用的高錳酸鉀溶液體積(V2)。3．空白值測(cè)定苦水樣用蒸餾水稀釋時(shí)，則另取100mL蒸餾水，按水樣操作步驟進(jìn)行空白試驗(yàn)，記錄耗用的高錳酸鉀溶液的體積(V0)。溶解氧（DissolvedOxygen)定義:

溶解在水中的分子態(tài)氧稱(chēng)為溶解氧（DO）。

水樣的采集和保存

水樣中的溶解氧很不穩(wěn)定，要在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)加入溶解氧固定化試劑（硫酸錳和堿性碘化鉀），以避免水樣中溶解氧在運(yùn)輸及保存過(guò)程中的損失。深水溶解氧采樣器1、帶重錘的鐵框；2、小瓶；3、大瓶；4、橡膠管；5、夾子；6、塑料管；7、繩子

溶解氧瓶

采樣儀器碘量法：

原理：水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中溶解氧將二價(jià)錳氧化成四價(jià)錳的棕色沉淀。加酸后，棕色沉淀溶解并與碘離子反應(yīng)釋放出游離碘，以淀粉為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液測(cè)定，通過(guò)計(jì)算得出溶解氧的含量。一系列的反應(yīng)方程式如下：

碘量法化學(xué)反應(yīng)式MnSO4＋2NaOH→Na2SO4＋Mn(OH)2↓

白色沉淀

2Mn(OH)2＋O2→2MnO(OH)2↓

棕色沉淀

MnO(OH)2＋2H2SO4→Mn(SO4)2＋3H2O

Mn(SO4)2＋2KI→MnSO4＋K2SO4＋I(xiàn)2

2Na2S2O3＋I(xiàn)2→Na2S4O6＋2NaI

氧的固定

碘的析出滴定碘溶解氧的計(jì)算：

DO（O2，mg/L）＝C?V×8×1000/V水

C—Na2S2O3標(biāo)液濃度（mol/L）；

V—消耗Na2S2O3標(biāo)液的體積（ml）；

V水—水樣體積（ml）；

8—O2的克當(dāng)量（g/mol）。

膜電極法：

膜電極法具有操作簡(jiǎn)便、快速和干擾少等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，應(yīng)用十分廣泛。

臺(tái)式溶解氧測(cè)定儀便攜式溶解氧測(cè)定儀膜電極法的原理：94

五日生化需氧量（BOD5）

通常條件下，要徹底完成水中有機(jī)物的生化氧化過(guò)程歷時(shí)需>100d，而要把可降解的有機(jī)物全部分解掉需要>20d的時(shí)間。

用這么長(zhǎng)時(shí)間來(lái)測(cè)定生化需氧量是不現(xiàn)實(shí)的。目前，國(guó)內(nèi)外普遍規(guī)定在20℃溫度條件下培養(yǎng)5天所消耗的溶解氧作為生化需氧量的數(shù)值，稱(chēng)為五日生化需氧量，用BOD5表示。

BOD5的測(cè)定方法直接測(cè)定法稀釋與接種法（GB7488-87）壓力傳感器法減壓式庫(kù)侖法微生物電極法(HJ/T86-2002)相關(guān)估算法

直接測(cè)定法：

較清潔的水樣（BOD5不超過(guò)7mg/L）可以用直接測(cè)定法測(cè)其BOD5。

具體步驟：先調(diào)整水溫至20℃左右，曝氣使水中的溶解氧接近飽和（≈9mg/L）。將水樣裝滿(mǎn)2個(gè)生化需氧量培養(yǎng)瓶（溶解氧瓶），測(cè)定其中1個(gè)瓶中水樣的當(dāng)日溶解氧，另一個(gè)瓶在20±1℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5天，5天后取出測(cè)定瓶中水樣剩余的溶解氧。

當(dāng)天溶解氧減去五天后溶解氧所得數(shù)值即為水樣的BOD5。為減小誤差，可多做幾個(gè)平行樣進(jìn)行測(cè)定。

稀釋與接種法：

大多數(shù)水樣，尤其是廢水樣品的BOD5測(cè)定需采用稀釋與接種法。

稀釋的目的是降低廢水中有機(jī)物的濃度，保證在五天培養(yǎng)過(guò)程中有充足的溶解氧。接種是為水樣提供足夠的微生物。

根據(jù)培養(yǎng)前后溶解氧的變化，并考慮到水樣的稀釋比，即可求得水樣的五日生化需氧量。

稀釋與接種法：稀釋與接種法基本步驟稀釋水的配制稀釋倍數(shù)的確定稀釋水的接種①稀釋水的配制曝氣使溶解氧含量接近飽和；

磷酸鹽調(diào)節(jié)pH值為7.2；

加入鈣鎂鐵、氮磷鉀等微量營(yíng)養(yǎng)元素；

不接種稀釋水的BOD5不能超過(guò)0.2mg/L②稀釋倍數(shù)的確定

稀釋的程度應(yīng)使五天培養(yǎng)中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。在此前提條件下，稀釋倍數(shù)可以估算，也可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值法來(lái)確定。

③稀釋水的接種

一般情況下，生活污水中有足夠的微生物，不存在接種的問(wèn)題。而工業(yè)廢水，尤其是一些有毒工業(yè)廢水，微生物含量甚微，往往需要接種才能測(cè)定BOD5。

接種的目的是把能夠分解有機(jī)物的微生物菌種引入廢水水樣中。③稀釋水的接種接種稀釋水的BOD5值以不超過(guò)0.5mg/L為宜。每升稀釋水中接種液的加入量見(jiàn)下表。

稀釋水中接種液的加入量

接種液來(lái)源

每升稀釋水中接種液加入量

生活污水

1－10ml

河水、湖水

10－100ml

表層土壤浸出液

20－30ml④水樣BOD5的計(jì)算

BOD5（mg/L）＝[(C1-C2)–(B1-B2)f1]/f2

C1

—稀釋水樣在培養(yǎng)前的溶解氧濃度（mg/L）；

C2

—稀釋水樣在培養(yǎng)后的溶解氧濃度（mg/L）；

B1

—稀釋水在培養(yǎng)前的溶解氧濃度（mg/L）；

B2

—稀釋水在培養(yǎng)后的溶解氧濃度（mg/L）；

f1

—稀釋水在培養(yǎng)液中所占比例；

f2

—水樣在培養(yǎng)液中所占比例。

BOD測(cè)定的環(huán)境意義

BOD是一個(gè)能反映廢水中可生物氧化的有機(jī)物數(shù)量的指標(biāo)。

根據(jù)廢水的BOD5/COD比值，可以評(píng)價(jià)廢水的可生化性以及是否可以采用生化法處理等。一般，若該比值大于0