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在一定条件下,用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,称为化学耗氧量,简写为COD,表示单位为氧的毫克/升(O2,mg/l)。采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量表示为CODcr.化学耗氧量可以反映水体受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。重铬酸钾能够比较完全地氧化水中的有机物,如它对低碳直链化合物的氧化率为80~90%,因此CODcr能够比较完全地表示水中有机物的含量。此外,CODcr测定需时较短,不受水质限制,因此现已作为监测工业废水污染的指标。CODcr的缺点是,不能像BOD5那样表示出被微生物氧化的有机物的量而直接从卫生方面说明问题。
成分比较固定的污水,其BOD5值与CODcr之间能够保持一定的相关关系。因而常用BOD5/CODcr比值作为衡量污水是否适宜于采用生物处理法进行处理(即可生化性)的一项指标,其值越高,污水的可生化性就越强。
一般来说对于同一水样,CODcr>BOD20>BOD5,而CODcr与BOD5值之差可大致地表示不能为微生物降解的有机物量。
关键词:废水处理工艺;废水检测方法;关系
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.006
人类对环境资源、能源的过度开采,致使我国的自然环境遭受到重要的破坏和污染,环境保护逐渐得到广泛的重视,推动可持续发展战略得到社会各界的一致认可。其中,针对废水污染水资源、土资源的问题,需要我们加强对废水的处理和检测,不同的废水需要选择不同的处理工艺,对于成分较为复杂的生活废水,要想充分检测其中的污染成分,则应该选取合理的处理工艺,有效降低废水中的污染成分含量。
1 废水处理工艺的选择
对废水进行处理,目的在于采用某种方法,或将废水中的污染物从中分离出来,或将废水中的污染成分分解、转化,从而_到防止病菌传染、避免异味、净化污水的结果。根据废水的不同种用途,采用不同废水处理效果标准。
在选择废水处理工艺时,需要考虑以下因素。第一,需要考虑到废水处理规模、水质特性,考虑当地的实际情况和要求,对照技术经济各项指标,同时,还要考虑废水处理过程中残渣利用和二次污染问题等;第二,应切合实际地确定污水进水水质,必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定,作出合理的分析预测。
废物处理有物理、化学、生物等方法。其中,上述三种方法或单独或配合使用,来去除废水中的有害物质,废水处理过程十分复杂,常用的废水处理基本方法可以分为以下几种:
(1)物理法。主要利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。例如利用物质密度的沉淀法和浮选法,沉淀法能够除去水中相对密度大于1的悬浮颗粒,与此同时还能回收这些颗粒物,浮选法能够除去乳状油滴或相对密度近于1的悬浮物。
(2)化学法。利用化学反应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质,例如,利用酸碱中和反应的中和法能够中和酸性或碱性废水,从而减轻废水污染,利用物质可溶性的萃取法,能够处理可溶性废物,回收酚类、重金属等。
(3)生物法。利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。例如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水,使有机物转化降解成无机盐而得到净化。
2 废水常见检测方法
不同的废水有不同的检测方法,其实质还是立足于水质特征以及废水处理工艺的结果。本文主要以工业废水为对象,介绍两种工业废水的常见检测方法,以下两种检测,都是测定废水中有机物含量,主要利用水中有机物容易被氧化的特点,从而将水中组成复杂的有机物逐渐分辨,定量。
(1)BOD检测,即生化耗氧量检测。生化耗氧量是对衡量水中有机物等需氧污染物质含量的指标,它的指标越高,这说明水中的有机污染物质越多,污染越严重。制糖、食品、造纸、纤维等工业废水中有机污染物,可经好气菌的生物化学作用而分解,由于在分解过程中消耗氧气,故亦称需氧污染物质。若这类污染物质排人水体过多,将造成水中溶解氧缺乏,同时,有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象,产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体,使水体变质发臭。
(2)COD检测,即化学耗氧量检测,它利用化学氧化剂通过化学反应,将水中可氧化的物质进行氧化分解,然后通过残留氧化剂量来计算耗氧量,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。它的数值越大,这说明水质污染程度越重。化学需氧量(COD)的测定,随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同,其测定值也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。
两者相互补充,存在不同。COD检测更能精确地把握废水中的有机物含量,测定时,花费的时间也较少,测定只需要几个小时,不受水质限制,但是和BOD检测相比,却很难反映微生物氧化的有机物,从卫生学的角度直接阐释污染程度,另外,废水中还含有一些还原性无机物,它们在氧化时也需要消耗氧气,所以COD还是会存在误差。
两者之间存在联系。BOD5的数值小于COD,两者的差值大致等于难生物降解有机物量。相差越大,说明难生物降解的有机物含量越多,这种情况下,便不应当生物处理法。因此,可以将BOD5/COD 的比值来判别该废水是否适合采用生物处理法。一般BOD5/COD 的比值,被称为可生化指标,比值越小,越不适合采用生物处理;适合采用生物处理法的废水,其BOD5/COD 的比值一般认为大于 0.3 。
3 废水处理工艺和废水检测方法的关系
废水处理工艺和废水检测方法之间存在紧密的联系,废水处理工艺和废水检测方法有着共同的基础,废水处理工艺和废水检测都关系到废水处理的最终效果,两者的关系具体表现在以下几个方面;
一方面,两者都需要对废水中的污染物质的成分进行判定,根据水质特征来选择合适的废水处理工艺和废水检测方法,分析废水中的污染物质的物理特征、化学特性及生物特性等在废水处理工艺和检测上都十分重要,从上面的两个部分可以知道,废水处理的基本方法基本是按照废水水质特征来进行划分和进行,而在进行废水检测时,也需要弄清并消除其中物理、化学等干扰因素,在分析水质的基础上,再结合其他相关要素,进行废水的处理和检测,从而达到净化水质的目的。
另一方面,废水检测需要选择合适的处理工艺,废水的处理工艺关系到废水检测结果,与此同时,废水的检测结果也影响到选择的废水处理工艺,例如,BOD5/COD的比值可以用来判别废水是否适用于生物处理法。合理正确的废水处理工艺能够有效地降低废水中的污染成分,废水的处理质量得到保证,废水检测的结果也更容易达标,两者之间的有效结合最终达到净化水质,减轻环境污染的效果。
参考文献:
[1]周新.废水处理工艺对废水检测影响的探讨[J].山东工业技术, 2016(10).
[2]李青.白酒生产废水处理工艺方案的选择[J].酿酒科技, 2014(09).
【关键词】工业废水;无机物;有机物;成份;测定
1、工业废水的无机物成份的测定
1.1硫化物的测定
自然水体中的硫化物,一些是天然水溶蚀含硫矿物质进入地表与地下径流所致;还有的是水或底泥中厌氧微生物以有机物为养料,把硫酸盐转化成硫离子造成的。含硫金属矿的选矿废水和硫化染料的制造、漂染等工业废水也含有数量不等的硫化物。它是耗氧物质,使水体中溶解氧减少,而影响水生物、植物的生长,对人体具有强烈的刺激神经作用。河流、湖泊、生活饮用水及灌溉等环境用水均不可含硫化物。
硫化物在地面水中按溶解氧计算,不得检出。废水排放的许可浓度为1m/L。硫化物的测定方法:(1)碘量法。硫化物与醋酸锌作用生成白色硫化锌沉淀。把此沉淀在酸性介质中与碘液作用,用硫代硫酸钠标准溶液滴定过量的碘液。(2)比色法。胺离子与对氨基二甲基苯在高铁离子的酸性溶液中,生成亚甲基蓝,其蓝色深度与水中硫离子含量成正比。要按照蓝色深浅进行比色定量分析。
1.2氯化物的测定
天然水中含的氯化物,以钠、钾、钙、镁等化合物的形式存在水体中。生活和工业废水中,均含大量的氯化物。氯化物含量较高的水体,对金属管道及其他构筑物有腐蚀作用。长期灌溉农田,可能形成盐碱地,氯化物含量多少是水质监测的主要指标。硝酸银容量法。硝酸银与氯化物生成氯化银沉淀,用铬酸钾做试剂,在水样中氯化物全部与硝酸银作用后,过剩的硝酸银与铬酸钾作用生成砖红色的铬酸银沉淀,表示滴定至终点。按照硝酸银的消耗量,算出氯化物的含量。
1.3氛化物的测定
水体氰化物是因工业废水排放造成的。在主要的来源是选矿、焦化等。水体中氰化物的测定一般采用容量法、比色法及电极法。在水氰化物的含量在1m/L以上时,采用硝酸银容量法较为适宜;水氰化物的含量在1m/L以下时,采用比色法为宜。(1)硝酸银容量法。在碱性溶液(pH值在11以上)中,以试银灵作为指示剂,用硝酸银溶液(标准)进行滴定,形成银硝络合物。(2)比色法。吡啶盐酸联苯胺比色法的测定是在酸性溶液中,嗅水使氰化物变成澳化氰,以硫酸阱除去多余的澳,加入吡啶盐酸联苯胺试剂,生成橘红色的烯醛衍生物,它显颜色的深浅与氰化物含量成正比。使用比色法就可测定氰化物含量。
2、工业废水有机物成份的测定
2.1水中溶解氧的测定
溶解于水中的游离氧即溶解氧。水中溶解氧一般来源于空气中的氧溶解于水和水生生物光合作用放出的氧。溶解氧是水质的重要指标。地面水中含有的溶解氧量,接近饱和状态。生活污水和工业废水中,由于含有大量的有机物质和无机还原物质,如,碳水化合物、醛类、可氧化的含氮化合物等,在进行生物氧化分解时,这些物质要消耗水中的溶解氧,导致水体中的溶解氧量大量减少,污染严重时,溶解氧量减少到零。这时厌氧菌将大量繁殖,有机物腐败、使水质恶化,水生动植物因缺氧而无法生存。溶解氧的测定,是衡量水体污染程度的综合指标。溶解氧的测定方法如下:(1)碘量法。碘量法测定溶解氧是在水样中加入硫酸锰和氢氧化钠一碘化钾溶液作用,生成氢氧化锰白色沉淀。(2)隔膜电极法是利用仅能透过气体而无法透过溶质的薄膜,把电池和试样隔开,其透过薄膜的氧在电极上还原,出现微弱的扩散电流,而扩散电流和试样中的氧分子浓度呈线性比例关系。
2.2生化需氧量的测定
生化需氧量的测定方法与溶解氧的测定方法大同小异,所不同的是先在采集的水样中加入一定量特制的稀释水,并培养5天。首先测定当时的溶解氧;再测定培养一定时间后的溶解氧,两者之差即为生化需氧量。特制的稀释水,是给水中补充微生物养料,即在蒸馏水中加硫酸镁、氯化铁、氯化钙以供微生物繁殖之用。
2.3化学需氧量的测定
测定化学需氧量可以了解水中被还原性物质污染的轻重程度,是衡量水质好坏的综合指标。化学需氧量的测定方法有:酸性高锰酸钾法、碱性高锰酸钾法及重铬酸钾法等,其中,酸性和碱性高锰酸钾法适用于污染较轻的地表水样化学需氧量的测定;重铬酸钾法适用于污染较重化学需氧量的测定。
(1)酸胜高锰酸钾法。酸性高锰酸钾法适用于水样中所含的氯离子少于300m/L的水样。其测定的实质是,在酸性溶液中,加入准确称量的高锰酸钾溶液,氧化水中还原性物质,所剩下的高锰酸钾,再用过量而又准确称量的草酸予以滴定还原。而过量的草酸,可用高锰酸钾滴定至终点。
(2)碱性高锰酸钾法。在水样中所含的氯离子超过300mg/L时,一定要用碱胜高锰酸钾法进行测定。其测定是在碱性溶液中,加入过量的高锰酸钾,氧化水样中的还原性物质,而其本身变为二氧化锰。还原完成后,将反应溶液酸化,并加入经准确称量的过量草酸溶液,把剩下的高锰酸钾和反应生成的二氧化锰还原。过量的草酸可再用高锰酸钾滴定,测知化学需氧量。
(3)重铬酸钾法。在水样中含有难以氧化的有机物质时,以高锰酸钾法不能完全分解氧化,而重铬酸钾在酸性溶液中是强氧化剂,在加热的条件下,比高锰酸钾能更好地氧化水中的有机物质和还原性物质。重铬酸钾法适用于污染比较严重的水质测定,如矿山废水、生活污水等。重铬酸钾测定是在酸性溶液中,以硫酸银为催化剂。重铬酸钾作氧化剂,把还原性物质氧化,依照重铬酸钾的用量,计算出相当于氧的含量。过剩的重铬酸钾用试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁按标准溶液回滴。
2.4总有机碳和总需氧量的测定
【关键词】生化需氧量 影响因素
一、概述
生化需氧量又称生化耗氧量,是“生物化学需氧量”的简称,英文(biochemical oxygen demand)缩写BOD,是表示在一定期间内,微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质,特别是有机物质所消耗的溶解氧的数量,常用mg/L表示。它是反映水中有机污染物含量的一个综合指标,其值越高,说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。
微生物对有机物的分解与温度有直接的关系,一般最适宜温度在15-30℃,实际测量中通常选取20℃作为培养测定温度。通常污水中有机物质分解分两个阶段进行,第一阶段为碳氧化阶段,是有机物转化为CO2、H2O、NH3的过程;第二阶段为硝化阶段,是NH3进一步在硝化细菌和亚硝化细菌的作用下转化为硝酸盐和亚硝酸盐的过程。各种有机物达到完全氧化分解的时间,总共约需一百天。但是,这在实际试验中很难做到,为此规定五天的耗氧量为代表,称其为五日生化需氧量,简称BOD5,这对生活污水来说,它相当于完全氧化分解耗氧量的70%左右。
二、BOD测定方法简介
BOD的实验室常用测定方法是稀释与接种法,该方法的检出限为0.5mg/L,方法的测定下限为2 mg/L,非稀释法和非稀释接种法的测定上限为6 mg/L,稀释与稀释接种法的测定上限为6000mg/L。若样品中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6 mg/L,需要稀释后再培养,以降低其浓度并保证氧气消耗量不超过水中的溶解氧量。同时,为了保证水样在培养过程中微生物的生长,稀释水通常要在空气中曝气,使稀释水中溶解氧接近饱和,然后在稀释水中加入适量的无机盐和缓冲物质(通常加入磷酸盐缓冲溶液、硫酸镁溶液、氯化钙溶液、氯化铁溶液等),以保证微生物营养需要;对于经过二级生化处理的出水,往往含有大量的硝化微生物,需要在稀释水中加入硝化抑制剂;对于不含或少量含有微生物的工业废水,其中包括酸、碱、高温废水或经过氯化处理的废水在BOD测定时应进行接种,以引入能分解废水中有机物的微生物,当废水中存在难被一般生活污水中微生物以正常速度降解的有机物或含有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。
三、BOD测定过程需要注意的问题
由于BOD的生化反应过程十分复杂,并经过五天的培养,所以影响该过程的因素很多,大体归纳为以下几个方面。
(一)样品储存条件及储存时间对BOD测定的影响
按照HJ/T 91的相关规定,采集的样品应充满并密封于棕色玻璃瓶中,样品量不小于1 000ml,在0~4℃的暗处运输和保存,并于24h内尽快分析。储存条件和时间不达标准,均会对测定结果产生影响。
(二)温度对BOD测定的影响
温度直接影响微生物的生长繁殖,进而影响到BOD的测定结果,另外,温度的变化还会影响到水中溶解氧量的变化。
(三)曝气对BOD测定的影响
稀释水用曝气装置至少曝气1h,使稀释水中的溶解氧达到8mg/L以上。在曝气的过程中防止污染,特别是防止带入有机物、金属、氧化物或还原物。如有污染,空气应过滤清洗。稀释水中氧的质量浓度不能过饱和,使用前需开口放置1h,且应在24h内使用。
(四)稀释水来源对BOD测定的影响
实验用水为符合GB/T 6682规定的3级蒸馏水,且水中铜离子的质量浓度不大于0.01mg/L,不含有氯或氯胺等物质。BOD5稀释水的水源选择甚为重要,离子交换水易受到树脂床的污染,不易采用。而蒸馏水作为BOD稀释水源,其空白值可达到规定要求。
(五)稀释倍数对BOD测定的影响
如样品中的有机物含量较少,BOD5的质量浓度不大于6 mg/L,且样品中有足够的微生物,用非稀释法测定。若样品中的有机物含量较少,BOD5的质量浓度不大于6 mg/L,但样品中无足够的微生物,如酸性废水、碱性废水、高温废水、冷冻保存的废水或经过氯化处理等的废水,采用非稀释接种法测定。若试样中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6mg/L,且样品中有足够的微生物,采用稀释法测定;若试样中的有机物含量较多,BOD5的质量浓度大于6mg/L,但试样中无足够的微生物,采用稀释接种法测定。
(六)pH对BOD测定的影响
pH影响微生物的生长,BOD测定方法中规定,若样品或稀释后样品pH值不在6~8范围内,应用盐酸溶液或氢氧化钠溶液调节其pH值至6~8。
(七)余氯和结合氯的去除
若样品中含有少量余氯,一般在采样后放置1~2 h,游离氯即可消失。对在短时间内不能消失的余氯,可加入适量亚硫酸钠溶液去除样品中存在的余氯和结合氯,加入的亚硫酸钠溶液量的确定:取已中和好的水样,加入乙酸溶液、碘化钾溶液混匀,暗处静置5 min。用亚硫酸钠溶液滴定析出的碘至淡黄色,加入淀粉溶液呈蓝色。再继续滴定至蓝色刚刚褪去,即为终点,记录所用亚硫酸钠溶液体积,由亚硫酸钠溶液消耗的体积,计算出水样中应加亚硫酸钠溶液的体积。
四、小结
稀释法和稀释接种法的对比测定结果重现性标准偏差为11mg/L,再现性标准偏差为3.7~22 mg/L。非稀释法实验室间的重现性标准偏差为0.10~0.22 mg/L,再现性标准偏差为0.26~0.85 mg/L。
BOD作为水质检测的一项重要指标,其反映的可降解的有机物污染程度是其他测量参数无法替代的。为了达到成功测量的目的,必须依靠国标减少实验的盲目性,高度重视实验过程中的关键因素,提高实验的准确性,将误差控制在规定的范围内。
参考文献:
介绍了目前常用的羽绒羽毛检测标准,包括中国GB/T?10288—2003、日本JIS L 1903:2011、国际羽绒羽毛局IDFB测试规则2010版、欧盟BS EN方法,并详细比较分析了这些方法的差异性,对规范和统一检测技术具有指导作用。
关键词:羽绒羽毛;成分分析;蓬松度;耗氧量;透明度
Abstract:This paper introduces the commonly-used down and feather inspection standard, including China GB/T10288-2003, Japan JIS L 1903:2011,The International Down and Feather Bureau(IDFB) Testing Regulations (Version 2010), the European Union BS EN method. Then the differences of these methods were compared and analysized in detail, playing a guiding role on the specification and unity of detection technology.
Key words:Down and Feather;Content Analysis;Fill Power;Oxygen Number;Turbidity
1 引言
羽绒羽毛制品是我国传统的出口产品,我国是世界上最大的羽绒羽毛及其制品的生产和出口大国,占据世界羽绒及制品市场的大半壁江山。水洗羽绒羽毛从原料到出口或加工成制品经历9个过程,具体流程见图1。在羽绒行业大发展的同时,为保证羽绒及其制品的质量,以满足内外销市场的需要,各国相继制定了一系列的相关标准,如中国GB/T 10288—2003[1]、日本JIS L 1903:2011[2]、国际羽绒羽毛局IDFB测试规则2010版[3]、欧盟BS EN方法[4-7]等。这些标准既有相似处,也有不同点。本文对常用的几种检测标准进行比较对照,在相似中寻找差异,对了解国内国外检测标准、规范和统一检测技术很有帮助。
图1 水洗羽绒羽毛原料出口加工制品经历过程
2 成分分析
成分分析作为羽绒检测的核心内容,是最重要的部分,同时也是最难掌握的部分。因羽绒样品的复杂性和不均匀性,从匀样到拣样,都是依靠人工进行,主要依靠感官检测方法,需要由经过专业训练的技术人员进行操作。各标准采用的匀样方法基本一致,即采用四分法对样品进行二次缩样,以获得具有代表性的试样。各标准中第一次分拣和第二次分拣试样的质量有所不同,见表1。另外,各标准间某些组分的定义也略有不同。以长毛片为例,GB方法中鹅毛8cm以上、鸭毛7cm以上称之为长毛片。IDFB方法中长度12cm以上或羽根长度超过10mm的羽毛称之为长毛片。JIS方法中长毛片为长度在6.5cm以上的羽毛。BS EN方法对长毛片没有特别明确的定义。
成分分析不仅包括对样品中各组分含量的检测,还包括对样品种类的鉴别,由样品在投影仪下的结果形态决定其原料来源,究竟是来源于鹅绒还是鸭绒。鹅绒与鸭绒在外观上很难通过肉眼鉴别,但在价格、品质、保暖性能等方面存在明显差异,各标准采用的方法均为投影观察法,根据棱节的形状、大小、棱节间的间距及分布情况来鉴别羽绒的种类,各国对于鹅绒中鸭绒的限量存在一定差异。GB要求鸭绒含量不得超过绒子总量的15%,鸭毛含量不得超过毛片含量的15%。
3 理化分析
羽绒的理化分析项目主要包括蓬松度、耗氧指数、透明度、残脂率、水分、气味等。其中蓬松度、耗氧指数、透明度是最常检测的三个项目,能直观地反映羽绒经过水洗工艺后的品质指标以及是否达到水洗的技术要求。
3.1 蓬松度
蓬松度是指在一定内径的容器内,一定量的样品羽绒(羽毛)在恒重的压力下所占的体积。通俗地说,是抗压的能力。蓬松度作为羽绒的一项重要技术指标,能很好地体现其保暖性能。影响羽毛绒蓬松度的因素很多,包括羽绒中各组分含量、羽毛绒种类(鹅、鸭)、朵绒大小、水分含量、环境、温湿度、水洗质量等等。羽毛绒经长时间贮存、压缩等过程后,蓬松度会下降。而经过烘干、水洗、日晒等过程后,蓬松度又会提高。造成蓬松度降低的主要原因在于产品或原料在包装运输途中受挤压,与原来的质量状况关系不大,若采用热风烘吹等方法前处理后再检验,能得到较准确的结果。为了使检测得出的蓬松度数据具有良好的重现性,必须对样品进行前处理,各标准对样品的前处理方法以及检测所使用的蓬松度仪有较大的差异,见表2、表3、图2。
(a)GB蓬松度仪 (b)Lorch IDFB-FP蓬松度仪 (c)JIS蓬松度仪
图2 不同蓬松度仪外观比较