1、332023 年 2 月微波消解法测定水中化学需氧量微波消解法测定水中化学需氧量杜建侠1，杨媛媛2，荣沙沙1，李红1 （1.湖北三峡实验室，湖北宜昌，443007；2.湖北兴瑞硅材料有限公司，湖北宜昌，443007）摘 要：本研究采用微波快速消解法对水中化学需氧量进行测定，对比传统重铬酸钾回流法，两者结果保持一致，在误差范围内，且微波消解法在加热 1min 之后加标回收率结果可达到 96%以上。结果表明，微波消解法可大大缩短消解时间，有效提高 COD 测量效率。关键词：微波消解法；化学需氧量（COD）；加标回收率；重铬酸钾回流法中图分类号：O657；X832 文献标志码：A 文章编号：1008
2、-3103（2023）01-0033-03Determination of Chemical Oxygen Demand in Water by Microwave DigestionDuJian-xia1,YangYuan-yuan2,RongSha-sha1,LiHong1（1.HubeiThreeGorgesLaboratory,YichangHuBei443007,China；2.HubeiXingruiSiliconMaterialsCo.,Ltd.,YichangHuBei443007,China）Abstract：Thechemicaloxygendemandinwaterwas
3、determinedbymicrowaverapiddigestionmethod.Comparedwiththetraditionalpotassiumdichromaterefluxmethod,theresultsofthetwomethodswereconsistentandwithintheerrorrange.Therecoveryrateofthemicrowavedigestionmethodafterheatingfor1mincouldreachmorethan96%.Theresultsshowthatthemicrowavedigestionmethodcangreat
4、lyshortenthedigestiontimeandeffectivelyimprovetheCODmeasurementefficiency.Keywords：microwavedigestion;chemicaloxygendemand(COD);recoveryrate;potassiumdichromaterefluxmethod作者简介：杜建侠（1978），女，研究员，硕士研究生，主要研究方向为化工相关产品检测以及分析方法的研究。0 引言化学需氧量 COD 是指在规定的条件下，水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，是衡量水体受污染程度的重要指标之一1，2。化学需氧量一般以氧
5、的mg/L 表示，它是指示水体被还原性物质污染的主要指标。还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等，但水样受有机物污染是极为普遍的，因此化学需氧量可作为有机物相对含量的指标之一3，4。目前测定水样中 COD 通用的国家标准方法是重铬酸钾回流法，其原理是在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的重铬酸钾的量计算出消耗氧的质量浓度5。该方法成本低，对实验室没有特殊要求，只要具备基本实验室功能即可完成检测，但是其消解需要 2h，分析时间长、测定速度慢、效率低，不利于 COD 的快速和
6、大批量监测6-8。因此，快速而又准确地测量 COD 是一个亟待解决的问题9，10。微波是一种波长范围在 1mm1m，频率为 300MHz300GHz 的电磁波。含水或酸的体系都是有极性的，在微波电场的作用下，分子高速地碰撞和摩擦从而产生高热。在微波电场的作用下，溶液体系中的离子定向流动，形成离子电流，在此过程中与周围的分子和离子发生摩擦和碰撞，使微波能转为热能，达到消解样品的作用11。微波消解法的原理是在微波能量的作用下加快分子运动速度，从而缩短消解时间。该法仍采用 H2SO4-K2Cr2O7消解体系，即水样经微波加热消解后，过量的 K2Cr2O7以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴DOI:10
7、.14127/ki.jiangxihuagong.2023.01.008342023 年第 1 期（总第 165 期）定，计算出 COD 值12。1 实验仪器及试剂微波消解仪：具 60mL 微波消解罐；重铬酸钾溶液：0.25mol/L、0.20mol/L；硫酸亚铁铵标准滴定溶液：0.10mol/L、0.05mol/L；10g/L 硫酸-硫酸银溶液；试亚铁灵指示剂；邻苯二甲酸氢钾；硫酸汞。2 实验方法对比2.1 传统重铬酸钾回流法取适量试样和防爆玻璃珠于 250mL 锥形瓶中，加水至 20mL，取 0.25mol/L 重铬酸钾溶液 10mL，硫酸-硫酸银溶液 30mL，硫酸汞 0.2g 左右，加
8、热至180回流两小时。冷却后冲洗锥形瓶，加水至 120mL 左右。2.2 微波快速消解法量 取 试 样 于 微 波 消 解 罐 中，加 水 至 5mL，取0.20mol/L 重铬酸钾溶液 5mL，硫酸-硫酸银溶液 5mL，硫酸汞 0.2g，然后把盖子拧紧，置入微波炉中进行消解，消解完毕后取出罐子放冷，将罐子里的溶液转移至250ml 锥形瓶中。2.3 空白试验2.3.1 传统重铬酸钾回流法取防爆玻璃珠于 250mL 锥形瓶中，加水至 20mL，取 0.25mol/L 重铬酸钾溶液 10mL，硫酸-硫酸银溶液30mL，硫酸汞 0.2g 左右，加热至 180回流两小时。冷却后冲洗锥形瓶，加水至 12
9、0mL 左右。2.3.2 微波快速消解法在微波消解罐中加水至 5mL，取 0.20mol/L 重铬酸钾溶液 5mL，硫酸-硫酸银溶液 5mL，硫酸汞 0.2g 左右，然后把盖子拧紧，置入微波炉中进行消解，消解完毕后取出罐子放冷，将罐子里的溶液转移至 250ml 锥形瓶中。2.4 COD 检测在分别采用重铬酸钾回流法和微波消解法消解后的试样中加入 3 滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，滴定至溶液显红褐色为终点，记下标液体积，计算结果。2.5 计算方法以 mg/L 计的水样化学需氧量，计算公式如下：COD（mg/L）=C VVV()1208000-式中：C硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，m
10、ol/L；V1空白试验所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；V2试料试验所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；V0试样的体积，mL；80001/4O2的摩尔质量，以 mg/L 为单位换算值。3 结果分析3.1 微波消解时间对测定结果的影响分别配制 COD 标准样品邻苯二甲酸氢钾溶液500mg/L、2500mg/L，按上述微波消解方法加入试剂，分别用微波加热消解 0.25min、0.5min、0.75min、1.0min、1.25min、1.5min、2.0min 和 3min 后，测得 COD的检测值，计算与理论值比较的回收率，结果如表 1 和图 1 所示。表 1 加热时间
11、对 COD 的影响加热时间（min）回收率（%）500mg/L 标样2500mg/L 标样0.2571.061.680.581.678.840.7593.689.28199.6100.761.2599100.121.5100.299.56296.4100.44399.299.84图 1 加热时间对 COD 的影响回收率%加热时间110.0100.090.080.070.060.050.000.511.522.533.5500mg/L 标样2500mg/L 标样352023 年 2 月微波消解法测定水中化学需氧量由表 1 可知，利用微波消解法测定的 COD 结果，在加热 1min 之后 COD
12、标样的回收率均可达到 96%以上。说明微波消解相对传统回流法来说可以极大地节省实验时间。103.2 标准样品的测定比较利用重铬酸钾回流法和微波消解法同时测定 COD标准样品，为保证测量结果的准确性，每个样品平行测量六次，其结果如表 2。表 2 COD 测定结果比较检测方法传统回流法微波消解法COD 标液500mg/L2500mg/L500mg/L2500mg/L检测结果（mgL-1）486252947824714792489494247949424655082545510249749224964822505486252849124734902512平均值（mgL-1）4902493491240
13、5由表 2 可知，利用微波消解法测定的 COD 结果与传统回流法消解的结果保持一致，数值在误差范围内。3.3 实际水样的测定比较取两种未知水样 1#、2#及其加标样品分别用重铬酸钾回流法和微波消解法测定其 COD 含量，每个样品平行测量六次，计算加标回收率，结果如表 3、表 4。表 3 传统回流法 COD 测定结果样品名称加标前（mgL-1）加标后（mgL-1）加标回收率（%）1#简单体系污水水样522102098.2546101497.0514102499.0523101998.05311032100.65361041102.4平均值（mgL-1）529102599.2样品名称加标前（mgL
14、-1）加标后（mgL-1）加标回收率（%）2#复杂体系污水水样15842566100.515602575101.41544253797.615782568100.71539252496.31558251995.8平均值（mgL-1）1561254898.7表 4 微波消解法 COD 测定结果样品名称加标前（mgL-1）加标后（mgL-1）加标回收率（%）1#简单体系污水水样531100897.05241027100.8505101498.25171029101.2538101297.85201031101.6平均值（mgL-1）523102099.42#复杂体系污水水样15612569101.
15、61577252597.215542557100.415612565101.21525254499.115422587103.4平均值（mgL-1）15532558100.5由表 3、表 4 可知：分别在两种未知的简单和复杂体系污水水样中利用微波消解法测定的 COD 结果与传统回流法消解的结果保持一致，在误差范围内。用COD 标准样品对未知样品进行加标回收实验，其加标回收率均在 96%104%，在可行性范围之内。4 结论（1）在采用微波消解加热 1min 以后，其结果与传表 3 续表（下转第 39 页）392023 年 2 月检验检测中数据修约的五种函数组合方法研究例中将数据修约 A 保留到小
16、数点后一位数字即 n=1 如表 1，经过验证本文研究出的五种“四舍六入，逢五取偶”的函数组合公式运算结果均符合化学化工、检验检测行业和计量科学中所规定修约规则，同时也充分显示了以上五种函数公式不仅适用于正数的数据修约，也适用于负数的数据修约。5 结语本文研究组合的五种“四舍六入，逢五取偶”的函数公式实验结果具有很大的实用性，能同时满足化学分析数据处理要求及数值修约规则与极限数值的表示和判定（GB/T81702008）中进舍规则，化学、化工和计量等检验检测行业工作者可在制作电子原始记录模板或证书模板过程中根据实际情况和自身理解参考使用本文中的函数组合公式。参考文献1 中国计量测试学会组.一级注册计量试基础知识及专业实务 M.中国质检出版社.2013.260.2 王桂林，陶淑芸，郭涛.基于 Excel 快速批量实现水质数据的修约 J.实验科学与技术.2013，11（03）：29-31.3 章克来.再谈 Excel 中实现四舍六入五留双 J.中国计量，2009，158（01）：101.4 寸松梅，杨一云，杨国先，杨军慧.试用 Excel 函数实现检测数据的修约 J.环境科学导刊，2012，v
