水中化学耗氧量的测定
1,实验目的:了解化学耗氧量的含义及测定方法。
2,实验原理:化学耗氧量是指天然水中可被高锰酸钾或重铬酸钾氧化的有机
物的含量。化学耗氧量测定的常用方法为高锰酸钾法、重铬酸钾和碘酸盐法。
本实验为高锰酸钾法,其原理如下:
在酸性(或碱性)条件下,高锰酸钾具有很高的氧化性, 水溶液中多数的有机物都可以氧化,但反应过程相当复杂,只能用下式
表
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示其中的部分
过程:
过量的KMnO4用过量的Na2C2O4还原,再用KMnO4溶液滴至微红色为终点,反应如下:
当水样中含有Cl– 量较高(大于100mg)时,会发生如下反应: 使结果偏高。为了避免这一干扰,可改在碱性溶液中氧化,反应为: 然后再将溶液调成酸性,加入Na2C2O4,把MnO2和过量的KMnO4还原,再用KMnO4滴至微红色终点。
由上述反应可知,在碱性溶液中进行氧化,虽然生成MnO2,但最后仍被还原成Mn2+,所以酸性溶液中和碱性溶液中所得的结果是相同的。
但氧化温度与时间会影响结果,一般分为:
27?4小时法
10分钟煮沸法。(结果相当于0.3327?4小时法)
100?30分钟法。(结果相当于0.5527?4小时法)
本实验用10分钟煮沸法。
若水样中含有Fe2+,H2S(或S2-), 、等还原性离子,也会干扰测定,
可在冷的水样中直接用KMnO4滴定至微红色后,再进行COD测定。 3,实验试剂:
(1)0.01mol/L(1/5KMnO4)标准溶液:
配制:称取3.3g KMnO4溶于1.05升水中,微沸20分钟,在暗处密闭保
存二周,以“4”号砂芯漏斗过滤,保存于棕色瓶中(此溶液约0.1mol/L 1/5KMnO4溶液)。取上液100ml稀至1升,摇匀后待标。 (2)基准Na2C2O4:105~110?烘干至恒重
(3)1:3 H2SO4:配制时,利用稀释时的温热条件,用KMnO4溶液滴至微红色。 4,实验测定步骤:
(1).0.01mol/L (1/5KMnO4)标准溶液标定:
准确称取0.15~0.20g(准确至?0.0001g)经烘干的基准Na2C2O4于100ml烧杯中,以适量水溶解,加入1ml 1:3H2SO4移入250ml容量瓶,以水稀释至
刻度,摇匀。
移取20.00ml上液,加入5ml 1:3 H2SO4,加热至60~80?间,以待标的KMnO4溶液滴至微红色(30秒不变)为终点。
( 2).酸性溶液中测定COD:
取10.00ml水样于250ml锥形瓶中,用蒸馏水稀至100ml,加入10.00ml KMnO4标准溶液,5ml 1:3 H2SO4和几粒沸石,加热煮沸10分钟,立即加入10.00ml Na2C2O4溶液(此时应为无色,若仍为红色,再补加5.00ml),趁热用KMnO4溶液滴至微红色(30秒不变即可。若滴定温度低于60?,应加热
至60~80?间进行滴定)。重复做一次并做二次空白(以蒸馏水取代样品,按
同样操作进行)计算:
(3).碱性溶液中测定COD(适用于Cl– 大于100mg水样):
移取试样适量,于250ml锥形瓶中,用蒸馏水稀至100ml,加入2ml 10%NaOH,10.00ml KMnO4标准液,加热煮沸10分钟,加入5ml 1:3 H2SO4和10.00ml Na2C2O4标准溶液,用KMnO4标准溶液滴至微红色为终点(30秒不变)
计算公式同酸性溶液。
4,思考题:
(1)定KMnO4时,滴定操作应注意哪些问题?
(2)加热煮沸10分钟应如何控制?时间要求是否严格?为什么? (3)酸性溶液测定COD时,若加热煮沸出现MnO2为什么需要重做?而碱性
溶液测定COD时,出现绿色或MnO2却是允许的,其因何在? 5,注意事项
(1)高锰酸钾法适合用测定地表水,引用水和生活污水。 (2)超过85度时,草酸钠会分解
一般常用于测定清洁水中耗氧量的高锰酸钾法比较简便、快速。但用这
个方法测定污水或工业废水时不够满足,因为这些水中含有许多复杂的有机
物质,用高锰酸钾很难氧化,不易严格控制操作条件。因此用于测定的污染
严重的水时不如重铬酸钾法好。重铬酸钾能将大部分有机物质氧化,适合用
于污水和工业废水
分析
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。
一、原理
一定量的重铬酸钾在强酸性溶液中将还原性物质(有机的和无机的)氧
化,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵回滴;由消耗的重
铬酸钾量即可计算出水样中有机物质被氧化所消耗的氧的mg/L数。 本法可将大部分的有机物质氧化,但直链烃、芳香烃、苯等化合物仍不能氧
化;若加硫酸银作催化剂时,直链化合物可被氧化,但对芳香烃类无效。 氯化物在此条件下也能被重铬酸钾氧化生成氯气,消耗一定量重铬酸钾,因
而干扰测定。所以水样中氯化物高于30mg/L时,须加硫酸汞消除干扰。 二、仪器、试剂
? 磨口三角(或圆底)烧瓶回流冷凝管,250mL。
? 锥形瓶,500mL。
? 重铬酸钾标准溶液 0.04mol/L。准确称取150~180?烘干2小时的重铬酸钾5.9~6.1g,置于250mL烧杯中,加100mL水搅拌至完全溶解,然后定量转移至500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
? 试亚铁灵指示剂。称取1.485g化学纯邻菲啰啉(1,10,phenanthroLine
HN?HO)与0.695g化学纯的硫酸亚铁溶于蒸馏水,12822monohydrate C
稀释至100mL。
? 硫酸亚铁铵标准溶液。0.25mol/L称取98g分析纯硫酸亚铁铵,溶于蒸
馏水中,加20mL浓硫酸,冷却后,稀释1000mL,使用时每日用重铬酸钾
标定。
标定方法:移取25.00mL重铬酸钾标准溶液,稀释至250mL,加20mL浓硫酸,冷却后加2~3滴试亚铁灵指示剂,用硫酸亚铁铵溶液滴定至溶液由
绿蓝色刚好变成红蓝色为终点,平行标定三份,计算硫酸亚铁铵溶液的浓度。 ? 浓硫酸。
? 硫酸银,化学纯。
? 硫酸汞,化学纯。
三、实验步骤
? 移取50.00mL水样(或适量水样稀释至50mL)于250mL磨口三角(或圆底)烧杯中,加入25.00mL重铬酸钾标准溶液,慢慢地加入75mL浓硫酸,随加随摇动,若用硫酸银作催化剂,此时需加1g硫酸银。再加数粒玻璃
珠,加热回流2小时。比较清洁的水样加热回流的时间可以短一些。 ? 若水样含较多氯化物,则取50.00mL水样,加硫酸汞1g、浓硫酸5ml,待硫酸汞溶解后,再加重铬酸钾溶液25.00mL、浓硫酸70mL、硫酸银1g,加热回流。
? 冷却后先用约25 mL蒸馏水沿冷凝管冲洗,然后取下烧瓶将溶液移入
500mL锥形瓶中,冲洗烧瓶4~5次,再用蒸馏水稀释溶液至约350mL。溶液体积不得大于350mL,因酸度太低,终点不明显。
? 冷却后加入2~3滴试亚铁灵指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液
由黄色到绿蓝色变成红蓝色。记录消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(V1)。 ? 同时要做空白实验,即以50.00mL蒸馏水代替水样,其他步骤同样品同
时操作。记录消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积(V0)。
四、计算
耗氧量(O mg/L) = 2
浓度—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度mol/L。 V—空白消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积。(mL) 0
V—水样消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积。(mL) 1
V—水样体积(mL) 2
五、思考题
? 测定水样的耗氧量时,是否一定要加入硫酸银?加入硫酸银的作用是什
么?
? 什么样的情况下,才加入硫酸汞?