CN109752481A - 一种水质重铬酸盐测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水质重铬酸盐测定方法，包括确定需要添加的试剂，包括硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液、防爆沸玻璃珠、硫酸银‑硫酸溶液、亚铁灵指示剂溶液和硫酸亚铁铵；进行实验测定，包括：将需要检测的水样并置于锥形瓶中；在所述锥形瓶中加入硫酸汞并进行摇匀；通过氮气供给系统向所述锥形瓶中充入氮气；向氮气供给系统中充入雾化状态的重铬酸钾溶液，并于此同时向所述锥形瓶中滴加硫酸银‑硫酸溶液；加热所述锥形瓶，使内部反应试剂沸腾，并自沸腾起保持微沸回流1小时；以亚铁灵指示剂溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵对锥形瓶内的溶液滴定，并通过数学式计算化学需氧量；该水质重铬酸盐测定方法能够极大的缩短化学测定时间。

Description

一种水质重铬酸盐测定方法

技术领域

本发明涉及一种水质重铬酸盐测定方法，属于化学检测技术领域。

背景技术

重铬酸盐指数即重铬酸盐值，又称重铬酸盐氧化性或重铬酸盐需氧量，记为COD_Cr；用标准步骤，以重铬酸钾为氧化剂测定的水的化学需氧量；水样中加入过量的重铬酸钾溶液和硫酸，加热并用硫酸银作催化剂促使氧化反应完善，过剩的重铬酸钾以亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁标准液回滴然后将重铬酸钾消耗量折算为以每升水耗氧的毫克数表示；此法氧化程度高，可用于分析污染严重的工业废水，用以说明废水受有机物污染的情况。

重铬酸盐法检测时，硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液以及硫酸银-硫酸溶液三者反应时间较长，一般需要2h甚至更长时间，才可使得三种溶液反应彻底，严重影响化学检测的进程。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种水质重铬酸盐测定方法，具体技术方案如下：

一种水质重铬酸盐测定方法，包括确定需要添加的试剂，包括硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液、防爆沸玻璃珠、硫酸银-硫酸溶液、亚铁灵指示剂溶液和硫酸亚铁铵；

进行实验测定，包括：

将需要检测的水样并置于锥形瓶中；

在所述锥形瓶中加入硫酸汞并进行摇匀；

通过氮气供给系统向所述锥形瓶中充入氮气；

向氮气供给系统中充入雾化状态的重铬酸钾溶液，并于此同时向所述锥形瓶中滴加硫酸银-硫酸溶液；

加热所述锥形瓶，使内部反应试剂沸腾，并自沸腾起保持微沸回流1小时；

以亚铁灵指示剂溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵对锥形瓶内的溶液滴定，并通过数学式计算化学需氧量。

作为上述技术方案的改进，所述氮气供给系统包括氮气瓶，所述氮气瓶通过氮气输送管连接至接头，所述氮气输送管上安装有阀门；所述接头的另一端连接搅拌系统，所述搅拌系统安装于锥形瓶的内部。

作为上述技术方案的改进，所述接头连接原料输送系统，所述原料输送系统包括雾化喷头，所述雾化喷头安装于接头的内部；所述雾化喷头通过原料输送管连接原料瓶，所述原料输送管上安装抽液泵。

作为上述技术方案的改进，所述搅拌系统包括内接管，所述内接管一端连接接头，所述内接管的另一端转动连接有连接套；所述连接套的外侧固定有搅拌叶片，所述搅拌叶片的外侧分布有出料口。

作为上述技术方案的改进，所述氮气输送管的U型部分、所述锥形瓶的底部均置于水浴锅中，所述水浴锅置于电炉的表面，所述电炉用于对氮气输送管、锥形瓶进行加热；所述电炉的侧部固定有铁架台，所述铁架台的侧部拆卸式连接回流容器；所述回流容器配合连接锥形瓶。

作为上述技术方案的改进，所述滴定的终点为溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色。

作为上述技术方案的改进，所述硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入。

作为上述技术方案的改进，所述数学式为：

式中：C—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V₀—空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₁—水样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₂—水样的体积，ml；

f—样品稀释倍数；

8000—四分之一O₂的摩尔质量，以mg/L为单位的换算值；

ρ—化学需氧量，mg/L。

本发明的有益效果：通过向锥形瓶内充入氮气能够在试剂内产生气泡，起到翻滚作用，还可带动搅拌叶片转动，提高混合效率；将雾化后的重铬酸钾溶液由氮气携带入锥形瓶内，从而进一步加快硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液以及硫酸银-硫酸溶液反应速度，将原本2h的反应时间，降低为1h，极大的缩短了COD_Cr浓度检测的时间，提高了化学检测的效率。

附图说明

图1为本发明所述的水质重铬酸盐测定方法的整体流程示意图；

图2为本发明实验测定流程示意图；

图3为本发明水质重铬酸盐测定的整体结构示意图；

图4为本发明的锥形瓶内部结构示意图；

图5为本发明的接头内部结构示意图；

图6为本发明的搅拌系统结构示意图。

附图标记：1、铁架台，2、电炉，21、水浴锅，3、锥形瓶，4、原料输送系统，41、原料瓶，42、原料输送管，43、抽液泵，44、雾化喷头，5、氮气供给系统，51、氮气瓶，52、阀门，53、氮气输送管，6、接头，7、回流容器，8、搅拌系统，81、搅拌叶片，82、连接套，83、出料口，84、内接管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种水质重铬酸盐测定方法，包括：

确定需要添加的试剂，包括：硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液、防爆沸玻璃珠、硫酸银-硫酸溶液、亚铁灵指示剂溶液和硫酸亚铁铵；

进行实验测定，包括：

选取水样并置于锥形瓶3中；

在所述锥形瓶3中加入硫酸汞并进行摇匀；

通过氮气供给系统向所述锥形瓶中充入氮气；

向氮气供给系统中充入雾化状态的重铬酸钾溶液，并于此同时向所述锥形瓶中滴加硫酸银-硫酸溶液；

加热所述锥形瓶，使内部反应试剂沸腾，并自沸腾起保持微沸回流1小时；

以亚铁灵指示剂溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵对锥形瓶内的溶液滴定，并通过数学式计算化学需氧量；具体的，所述滴定的终点为溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色。

其中，所述氮气供给系统5包括氮气瓶51，所述氮气瓶51通过氮气输送管53连接接头6，所述氮气输送管53上安装有阀门；所述接头6的另一端连接搅拌系统8，所述搅拌系统8安装于锥形瓶3的内部；实现氮气的供给，通过氮气能够在试剂内产生气泡，起到翻滚作用，提高混合效果。

所述接头6连接原料输送系统4，所述原料输送系统包括雾化喷头44，所述雾化喷头44安装于接头6的内部；所述雾化喷头44通过原料输送管42连接原料瓶41，所述原料输送管42上安装抽液泵43；抽液泵43可将重铬酸钾溶液抽出然后通过雾化喷头44雾化喷出至接头6内。

所述搅拌系统8包括内接管84，所述内接管84一端连接接头6，所述内接管84的另一端转动连接有连接套82；所述连接套82的外侧固定有搅拌叶片81，所述搅拌叶片81的外侧分布有出料口83；搅拌叶片81与连接套82的内部连通，搅拌叶片81设有两个，两个搅拌叶片81的外壁均开设有线性阵列分布的出料口83，两个搅拌叶片81上的出料口83排气方向相反，从而在排气时在气流的推动下搅拌叶片81便会转动，实现搅拌。

所述氮气输送管53的U型部分、所述锥形瓶3的底部均置于水浴锅21中，所述水浴锅21置于电炉2的表面，所述电炉2用于对氮气输送管53、锥形瓶3进行加热；所述电炉2的侧部固定有铁架台1，所述铁架台1的侧部拆卸式连接回流容器7；所述回流容器7配合连接锥形瓶3；水浴锅21对锥形瓶3进行加热，达到反应所需温度，对氮气输送管53进行水浴加热，能够提高氮气的温度，还可提高雾状重铬酸钾溶液的温度，避免低温的氮气以及雾状重铬酸钾溶液降低锥形瓶3内的温度，保证反应温度不会降低。

具体的，所述硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入。

具体的，所述数学式为：

式中：C—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V₀—空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₁—水样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₂—水样的体积，ml；

f—样品稀释倍数；

8000—四分之一O₂的摩尔质量，以mg/L为单位的换算值；

ρ-化学需氧量，mg/L。

在进行试验时，根据粗估后的COD_Cr浓度进行不同方式的测定，每次测定增加空白试验，以提高检测的精准度。

示例性的，情形一：COD_Cr浓度≤50mg/L的样品。

取10.0ml水样于锥形瓶3中，加入硫酸汞溶液和三颗防爆沸玻璃珠，但防爆沸玻璃珠的数量不限于此，摇匀。硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入，最大加入量为2ml；将5ml的重铬酸钾溶液置于原料瓶41中；

将锥形瓶3置于电炉2表面的水浴锅21中，而后锥形瓶3连接到回流容器7的冷凝管下端，打开阀门52使氮气瓶51内部的氮气输出，氮气排出至U型段的氮气输送管53中，由于此段输送管置于水浴锅内，因而氮气也会被加热，随后加热后的氮气通过接头6输送到内接管84内，到达内接管84的氮气会先进入连接套82内，然后分流至两个搅拌叶片81内，最后通过叶片上的出料口83喷出，氮气由出料口83喷出时带动搅拌叶片81转动，搅拌叶片81对锥形瓶3内部进行搅拌，氮气所产生的气泡也可由内部带动试剂翻腾，提高混合效果，氮气最后离开试剂并通过回流容器7的顶部开口排出；

氮气输送2min后，打开抽液泵43，将重铬酸钾溶液通过原料输送管42输送到雾化喷头44中进行雾化，雾化后重铬酸钾溶液会在接头6内与氮气混合，并在氮气作用下带入到锥形瓶3中；此时氮气便会携带雾化状态的重铬酸钾溶液进入到硫酸汞溶液中进行混合，雾化状态的重铬酸钾溶液直接分散进入到硫酸汞溶液内部，两者的混合效率大大提高；

在启动抽液泵43的同时，从回流容器7的上端开口缓慢加入15ml硫酸银-硫酸溶液，以防止低沸点有机物的逸出；将冷凝管的两端冷却管连通冷却水，对回流容器7区域进行循环冷却；水浴锅加热混合液至沸腾，自溶液开始沸腾起保持微沸回流1h；

回流冷却后，自冷凝管上端加入45ml水冲洗冷凝管，使溶液体积在70ml左右，取下锥形瓶3。

溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准溶液的消耗体积V₁。

其中，上述硫酸汞溶液的密度ρ＝100g/L，是通过称取10g硫酸汞，溶于100ml硫酸溶液中，混匀形成的。上述重铬酸钾标准溶液是通过准确称取12.258g重铬酸钾(基准试剂)溶于水中，定容至1000ml，而后稀释10倍，从中提出5.00ml进行操作。上述硫酸银-硫酸溶液的配置是称取10g硫酸银，加到1L硫酸中，放置1～2天使之溶解，并摇匀。上述试亚铁灵指示剂溶液是1,10-菲绕啉(商品名为邻菲罗啉、1,10-菲罗啉等)指示剂溶液；配置时是溶解0.7g七水合硫酸亚铁于50ml水中，加入1.5g1,10-菲绕啉，搅拌至溶解，稀释至100ml。上述硫酸亚铁铵标准溶液是通过称取19.5g硫酸亚铁铵溶解于水中，加入10ml硫酸，待溶液冷却后稀释至1000ml，溶液稀释10倍。

空白试验

以10.0ml试剂水代替水样进行空白试验，空白试验时，取10.0ml试剂水置于锥形瓶3中，加入硫酸汞溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入，最大加入量为2ml。

将锥形瓶3置于电炉2表面的水浴锅中，而后锥形瓶3连接到回流容器7的冷凝管下端，打开阀门52使氮气瓶51内部的氮气输出，氮气排出至U型段的氮气输送管53中，由于此段输送管置于水浴锅内，因而氮气也会被加热，随后加热后的氮气通过接头6输送到内接管84内，到达内接管84的氮气会先进入连接套82内，然后分流至两个搅拌叶片81内，最后通过叶片上的出料口83喷出，氮气由出料口83喷出时带动搅拌叶片81转动，搅拌叶片81对锥形瓶3内部进行搅拌，氮气所产生的气泡也可由内部带动试剂翻腾，提高混合效果，氮气最后离开试剂并通过回流容器7的顶部开口排出；

氮气输送2min后，打开抽液泵43，将重铬酸钾溶液通过原料输送管42输送到雾化喷头44中进行雾化，雾化后重铬酸钾溶液会在接头6内与氮气混合，并在氮气作用下带入到锥形瓶3中；此时氮气便会携带雾化状态的重铬酸钾溶液进入到硫酸汞溶液中进行混合，雾化状态的重铬酸钾溶液直接分散进入到硫酸汞溶液内部，两者的混合效率大大提高；

在启动抽液泵43的同时，从回流容器7的上端开口缓慢加入15ml硫酸银-硫酸溶液，以防止低沸点有机物的逸出；将冷凝管的两端冷却管连通冷却水，对回流容器7区域进行循环冷却；水浴锅加热混合液至沸腾，自溶液开始沸腾起保持微沸回流1h；

回流冷却后，自冷凝管上端加入45ml水冲洗冷凝管，使溶液体积在70ml左右，取下锥形瓶3。

溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积V₀。

其各个试剂的用量与通过水样操作的试剂用量相同。

情形二：COD_Cr浓度>50mg/L的样品

取10.0ml水样于锥形瓶3中，加入硫酸汞溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入，最大加入量为2ml。

将锥形瓶3置于电炉2表面的水浴锅中，而后锥形瓶3连接到回流容器7的冷凝管下端，打开阀门52使氮气瓶51内部的氮气输出，氮气排出至U型段的氮气输送管53中，由于此段输送管置于水浴锅内，因而氮气也会被加热，随后加热后的氮气通过接头6输送到内接管84内，到达内接管84的氮气会先进入连接套82内，然后分流至两个搅拌叶片81内，最后通过叶片上的出料口83喷出，氮气由出料口83喷出时带动搅拌叶片81转动，搅拌叶片81对锥形瓶3内部进行搅拌，氮气所产生的气泡也可由内部带动试剂翻腾，提高混合效果，氮气最后离开试剂并通过回流容器7的顶部开口排出；

氮气输送2min后，打开抽液泵43，将重铬酸钾溶液通过原料输送管42输送到雾化喷头44中进行雾化，雾化后重铬酸钾溶液会在接头6内与氮气混合，并在氮气作用下带入到锥形瓶3中；此时氮气便会携带雾化状态的重铬酸钾溶液进入到硫酸汞溶液中进行混合，雾化状态的重铬酸钾溶液直接分散进入到硫酸汞溶液内部，两者的混合效率大大提高；

在启动抽液泵43的同时，从回流容器7的上端开口缓慢加入15ml硫酸银-硫酸溶液，以防止低沸点有机物的逸出；将冷凝管的两端冷却管连通冷却水，对回流容器7区域进行循环冷却，水浴锅加热混合液至沸腾，自溶液开始沸腾起保持微沸回流1h；

回流冷却后，自冷凝管上端加入45ml水冲洗冷凝管，使溶液体积在70ml左右，取下锥形瓶3。

溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准溶液的消耗体积V₁。

其中，上述硫酸汞溶液的密度ρ＝100g/L，是通过称取10g硫酸汞，溶于100ml硫酸溶液中，混匀形成的。上述重铬酸钾标准溶液是通过准确称取12.258g重铬酸钾(基准试剂)溶于水中，定容至1000ml，从中提出5.00ml进行操作。上述硫酸银-硫酸溶液的配置是称取10g硫酸银，加到1L硫酸中，放置1～2天使之溶解，并摇匀。上述试亚铁灵指示剂溶液是1,10-菲绕啉(商品名为邻菲罗啉、1,10-菲罗啉等)指示剂溶液；配置时是溶解0.7g七水合硫酸亚铁于50ml水中，加入1.5g1,10-菲绕啉，搅拌至溶解，稀释至100ml。上述硫酸亚铁铵标准溶液是通过称取19.5g硫酸亚铁铵溶解于水中，加入10ml硫酸，待溶液冷却后稀释至1000ml。

注：对于浓度较高的水样，可选取所需体积1/10的水样放入硬质玻璃管中，加入试剂，摇匀后加热至沸腾数分钟，观察溶液是否变成蓝绿色。如呈蓝绿色，应再适当少取水样，直至溶液不变蓝绿色为止，从而可以确定待测水样的稀释倍数。

空白试验

取10.0ml水样于锥形瓶3中，加入硫酸汞溶液和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀。硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入，最大加入量为2ml。

将锥形瓶3置于电炉2表面的水浴锅中，而后锥形瓶3连接到回流容器7的冷凝管下端，打开阀门52使氮气瓶51内部的氮气输出，氮气排出至U型段的氮气输送管53中，由于此段输送管置于水浴锅内，因而氮气也会被加热，随后加热后的氮气通过接头6输送到内接管84内，到达内接管84的氮气会先进入连接套82内，然后分流至两个搅拌叶片81内，最后通过叶片上的出料口83喷出，氮气由出料口83喷出时带动搅拌叶片81转动，搅拌叶片81对锥形瓶3内部进行搅拌，氮气所产生的气泡也可由内部带动试剂翻腾，提高混合效果，氮气最后离开试剂并通过回流容器7的顶部开口排出；

氮气输送2min后，打开抽液泵43，将重铬酸钾溶液通过原料输送管42输送到雾化喷头44中进行雾化，雾化后重铬酸钾溶液会在接头6内与氮气混合，并在氮气作用下带入到锥形瓶3中；此时氮气便会携带雾化状态的重铬酸钾溶液进入到硫酸汞溶液中进行混合，雾化状态的重铬酸钾溶液直接分散进入到硫酸汞溶液内部，两者的混合效率大大提高；

在启动抽液泵43的同时，从回流容器7的上端开口缓慢加入15ml硫酸银-硫酸溶液，以防止低沸点有机物的逸出；将冷凝管的两端冷却管连通冷却水，对回流容器7区域进行循环冷却，水浴锅加热混合液至沸腾，自溶液开始沸腾起保持微沸回流1h；

回流冷却后，自冷凝管上端加入45ml水冲洗冷凝管，使溶液体积在70ml左右，取下锥形瓶3。

溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准溶液的消耗体积V₀。

其各个试剂的用量与通过水样操作的试剂用量相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于，包括：

确定需要添加的试剂，包括硫酸汞溶液、重铬酸钾溶液、防爆沸玻璃珠、硫酸银-硫酸溶液、亚铁灵指示剂溶液和硫酸亚铁铵；

进行实验测定，包括：

将需要检测的水样并置于锥形瓶中；

在所述锥形瓶中加入硫酸汞并进行摇匀；

通过氮气供给系统向所述锥形瓶中充入氮气；

向氮气供给系统中充入雾化状态的重铬酸钾溶液，并于此同时向所述锥形瓶中滴加硫酸银-硫酸溶液；

加热所述锥形瓶，使内部反应试剂沸腾，并自沸腾起保持微沸回流1小时；

以亚铁灵指示剂溶液为指示剂，用硫酸亚铁铵对锥形瓶内的溶液滴定，并通过数学式计算化学需氧量。

2.根据权利要求1所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述氮气供给系统包括氮气瓶，所述氮气瓶通过氮气输送管连接至接头，所述氮气输送管上安装有阀门；所述接头的另一端连接搅拌系统，所述搅拌系统安装于锥形瓶的内部。

3.根据权利要求2所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述接头连接原料输送系统，所述原料输送系统包括雾化喷头，所述雾化喷头安装于接头的内部；所述雾化喷头通过原料输送管连接原料瓶，所述原料输送管上安装抽液泵。

4.根据权利要求3所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述搅拌系统包括内接管，所述内接管一端连接接头，所述内接管的另一端转动连接有连接套；所述连接套的外侧固定有搅拌叶片，所述搅拌叶片的外侧分布有出料口。

5.根据权利要求4所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述氮气输送管的U型部分、所述锥形瓶的底部均置于水浴锅中，所述水浴锅置于电炉的表面，所述电炉用于对氮气输送管、锥形瓶进行加热；所述电炉的侧部固定有铁架台，所述铁架台的侧部拆卸式连接回流容器；所述回流容器配合连接锥形瓶。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述滴定的终点为溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述硫酸汞溶液按质量比m[HgSO₄]：m[Cl-]≥20:1的比例加入。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种水质重铬酸盐测定方法，其特征在于：所述数学式为：

式中：C—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V₀—空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₁—水样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，ml；

V₂—水样的体积，ml；

f—样品稀释倍数；

8000—四分之一O₂的摩尔质量，以mg/L为单位的换算值；

ρ—化学需氧量，mg/L。