答:(1)说明水样中还原性物质(COD )的量超过氧化剂(KMnO4)的量。应多加入KMnO4标准溶液,使得加热处理后,溶液仍显红色。
(2)加入Na2C2O4后溶液仍显红色,说明Na2C2O4的加入量不足以还原溶液中剩余的KMnO4,所以应加入过量的Na2C2O4标准溶液使溶液变为无色,KMnO4标准溶液返滴过量的Na2C2O4。
答:煮沸时间过长会导致KMnO4分解,使测定结果偏高。
答:采用返滴法。因为水中还原性物质需加热煮沸才能被KMnO4充分氧化,所以只能先加入一定量的过量的KMnO4氧化还原性物质,剩余的KMnO4用一定量过量的Na2C2O4标准溶液还原,再以KMnO4标准溶液返滴Na2C2O4的过量部分。 答:Cl-含量高时(大于300mg/L),也可被KMnO4氧化,对测定结果有影响。Cl-可通过将水样稀释或加入AgNO3来消除Cl-。
答:COD 是表示水质被污染程度的重要指标之一。COD 值越高,说明水质污染越严重。这种水对蒸汽锅炉有侵蚀作用,还影响印染产品质量,若作为饮用水,则直接危害人、畜的身体。所以需要监控并控制COD ,为确定水的质量提供依据。
实验十四 水中化学耗氧量(COD)的测定
一、实验目的
1. 1. 解水中化学COD的测定意义。
2. 2. 会酸性KMnO 4法测定水中COD的分析方法。
二、实验原理
COD是环境水质标准及废水排放标准的控制项目之一,是度量水体受还原性物质(主要是有机物)污染程度的综合性指标。COD是指在一定条件下,水体中易被强氧化剂
-1氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量,换算成氧的量ρ(O2)以mg L表示。
水中除含NO2--、S2-、Fe 2+ 等无机还原性物质外,还含有少量的有机物质,有机物质腐烂促使水中的微生物繁殖,污染水质。因此水中COD 量高则呈现出黄色,并有明显的酸性,对蒸汽锅炉有侵蚀作用,还影响印染产品质量等。若作为饮用水,则直接危害人、畜的身体,故需要监控并测定它,为确定水的质量提供依据,但COD多少不能完全表示水被有机物污染的程度,因此不能单纯地靠COD的数值,还应结合水的色度,有机氮或蛋白质来判断水的污染程度。
水中COD的测定,一般情况下多采用酸性高锰酸钾法。此法简便快速,适合于测定地面水,河水等污染不十分严重的水质。工业污水及生活污水中含有成分复杂的污染物,宜采用重铬酸钾法。
本实验重点介绍酸性高锰酸钾法,重铬酸钾法仅略讲测定步骤,其具体反应请参看其他有关资料。
在酸性条件下,向水样中加入一定量的KMn O4标准溶液,加热煮沸使水中有机物充分被KMn O4氧化,剩余的KMn O4溶液用一定量过量的Na 2C2O4标准溶液还原,再以KMn O4标准溶液返滴Na 2C 2O 4溶液的过量部分。其反应式如下:
4KMn O4+6H2SO4+5C=2K2SO4+4MnS O4+5CO2+6H2O
-+2Mn O4+5C2O42-+16H=8H2O+2Mn 2++10CO2↑
滴至溶液由无色变为浅粉色,且在30s 之内不褪色,即为终点,根据Na 2C2O4标准溶液和KMn O4标准溶液的消耗量,计算出水中耗氧量ρ(O2)
水样中如有NO2--、S2-、Fe 2+ 等还原性物质存在,对测定有干扰,但这些物质在
-室温下能被Mn O4 氧化,因此,先用KMn O4标准溶液滴定至溶液呈浅粉红色,再加
一定量过量的KMn O4溶液即可消除这些离子的干扰。
--1水样中含Cl 大于300mg L时,将影响测定结果,加水稀释降低Cl --浓度可消除
-干扰,如仍不能消除干扰,则可加入Ag 2SO4,每克Ag 2SO 4可消除200mg Cl 的干扰。
必要时,取同样量的去离子水,测定空白值,加以校正。
COD的计算:
由实验原理可知,测定COD时用去KMnO4的总量减去与Na 2C2O4反应的KMn O4的量,即为被氧化水样中还原性物质消耗的KMn O4的量。从KMn O4与有机物的氧化还原反应可知:
1mol Mn O 4- 相当于5/ 4 mol C相当于5/4 mol O2
从滴定反应可知:
1mol C2O 42- 相当于2/5 mol Mn O 4-
所以水中COD 的计算公式如下:
式中:c(KMn O4), c (Na 2C2O4)------ KMn O4 和Na C2O4标准溶液的浓度(mol·L -1)
V(KMn O4) -----------测定所用去的KMn O4标准溶液的总体积(V 1+V2)(ml) V (Na C2O4)-----加入的Na C2O4标准溶液体积(ml )
M (O 2)------氧的摩尔质量(g ·mol -1 )
必要时可校正蒸馏水的耗氧量:
水样中实际化学耗氧量ρ(o2) =测定化学耗量-测定空白值
25[c (KMnO 4) V (KMnO 4) -c (Na 2C 2O 4) V (Na 2C 2O 4) ]⨯⨯M (O 2) ⨯100054ρ(O ) =V 水样(ml )
三、实验仪器及试剂
1.仪器
酸式滴定管; 容量瓶(250ml 、500ml );移液管(50ml ); 锥形瓶;电炉;分析天平;称量瓶;吸量管(5ml )。
2.药品
KMn O4(0.02mol.L -1); H2SO4 (3mol.L-1); Na 2C2O4(s)(A.R).
四、实验步骤
1.0.02mol.L --1KMn O4标准溶液的配制与标定
将标准溶液准确移出于容量瓶中,加去离子水稀释至刻度,摇匀,待用。
2.0.005 mol.L--1Na 2C2O4标准溶液的配制
将Na 2C2O4置于100~105℃下干燥2h 。准确称取0.3400g Na 2C2O4于小烧杯中,加入约30ml 去离子水溶解后,定量转入500ml 容量瓶中,加水稀释至刻度,充分摇匀备用。
3.COD 的测定
准确移取50.00ml 水样于锥形瓶中,加入8ml 3mol.L —1H 2SO 4, 再由滴定管放入0.02mol L —1 KMn O4标准溶液5.00ml ,在电炉上立即加热至沸,从冒第一个大气泡开始记时,准确煮沸10min ,取下锥形瓶,冷却1min 后,准确加入5.00ml 0.05mol L -1Na 2C2O4标准溶液,摇匀,此时溶液应由红色转为无色。再用KMn O4标准溶液滴定,由无色变成粉红色,且30s 之内不褪色止。记下消耗KMn O4标准溶液的体积。
另取50.00ml 去离子水代替水样,重复上述操作,求出空白值,计算出COD的值。
平行测定3份,求其平均值。
*如若水样为工业污水,则需用重铬酸钾法测定其化学耗氧量,记作COD Cr 。分析步骤如下:
于水样中加入HgSO 4消除C1-的干扰,加入过量K 2Cr 2O 7标准溶液,在强酸介质中,Ag 2SO 4作为催化剂,回流加热,待氧化作用完全后,以1,10-二氮-亚铁为指示剂,用Fe 2+标准溶液滴定过量的K2Cr 2O 7。此法适用广泛,但带来了Cr 3+、Hg 2+等有害物质的污染。
五、数据处理
六、思考题
1.水样中加入一定量的KMn O4并加热处理后,若红色褪去,说明什么问题?加入Na 2C2O4后溶液仍显红色,又说明什么问题?此时,应怎样进行实验操作?
2.2.加热煮沸时间过长,对测定有何影响?
3.测定水中COD采用是何种滴定方式?为什么 ?
4.水样中氯离子含量高时为什么对测定有干扰?应采取什么方法加以消除? 5.测定水中化学耗氧量的意义何在?
七、注意事项
1.水样取后应立即进行分析,如需放置可加少量硫酸铜固体以抑制生物对有机物的分解。
2.取水样的量视水质污染程度而定。污染严重的水样应取10~20ml ,加去离子水稀释后测定。
3.经验证明,控制加热时间很重要,煮沸10min ,要从冒第一个大气泡开始记录,否则精密度较差。
控制加热时间很重控制加热时间很重