1、关于化学需氧量 CODcr消解冷凝风冷替代水冷的可行性研究林学颖（广东本科检测有限公司，广东汕头515071）摘要：重铬酸钾氧化-水冷回流-容量法作为水质化学需氧量（CODcr）测定最为经典的方法，仍存在实验能耗高，设备后期维护难等缺点。本文通过对风冷和水冷两种冷凝回流方式测定水样化学需氧量（CODcr）结果的对比，证明使用标准 COD 消解回流仪等风冷回流消解装置，可以有效替代传统的电炉加热-水冷回流方式。在保证水样化学需氧量测定结果在实验误差允许范围内的同时，达到节能环保并进一步释放人力的目的。关键词：化学需氧量（CODcr）；重铬酸钾法；风冷回流；水冷回流；替代研究中图分类号：X832文
2、献标识码：A文章编号：1004-7050（2022）09-0063-03随着生态环境保护的概念越发深入人心，人们对于生活中各种环境污染的问题也愈加关注。而化学需氧量（CODcr）作为判断水质污染状况的重要指标之一，它的重要性不言而喻。目前，针对水质（本文中水质指地表水、生活污水和工业废水）化学需氧量（CODcr）的测定，我国现有标准有以 HJ 8282017 水质化学需氧量的测定重铬酸盐法（以下简称 HJ 8282017）为代表的重铬酸钾氧化-回流-容量法，以 HJ/T 3992007水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法 为代表的重铬酸钾氧化-快速消解-分光光度法，以及以HJ/T 13220
3、03 高氯废水化学需氧量的测定碘化钾碱性高锰酸钾法 为代表的高锰酸钾氧化-沸水浴-容量法等多种适用不同类型水样的方法。其中，又以 HJ 8282017（该标准自 2017 年 5 月1 日起实施并替代前国家标准 GB 119141989）最为经典，且该方法为仲裁方法。因此，用好 HJ 8282017来开展水质的监测工作就成了各检测机构的重要任务。而传统的水冷回流法虽然分析结果正确率高，精密度好。但也存在回流时间长，耗费大量水力、电力（单个电炉功率 1 000 W），电炉长时间加热易损坏，且需要人员全程照看等缺点。在最新的 HJ 8282017 标准中，提到可以用风冷等其他等效冷凝回流装置替代原
4、来国标 GB119141989 的电炉加热-水冷回流装置。本文对水质化学需氧量（CODcr）测定用风冷回流替代水冷回流的可行性进行研究。1实验原理和基本实验过程根据水样中氯离子的含量加入硫酸汞掩蔽氯离子的干扰，再加入已知量不同浓度的重铬酸钾标准溶液。在强酸介质下以银盐为催化剂，经 2 h 的微沸回流后，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试样的化学需氧量（CODcr）浓度1。2主要仪器设备DK-98-电子调温万用电炉、全玻璃水冷回流装置、磨口锥形瓶、计时器、SN-101A 标准 COD 消解回流仪（注：该装置为加热、计时、风冷回流一体装置）、
5、Smart-S15UV 纯水机等，具体见图 1、图 2。3实验试剂根据 HJ 8282017 标准要求和试样浓度配制实验所需试剂：重铬酸钾标准溶液 c（1/6K2Cr2O7）=0.250 mol/L（CODcr理论量程 0 mg/L1 000 mg/L）、硫酸亚铁铵标准滴定液 c（NH4）2Fe（SO4）2 6H2O0.05 mol/L、（硫酸银-硫酸）=10 g/L、（硫酸汞）=100 g/L、试亚铁灵指示剂、超纯水（电阻率 18.2M cm）2-3；重铬酸钾标准溶液 c（1/6K2Cr2O7）=0.050 mol/L（CODcr理论量程 0 mg/L200 mg/L）、硫酸亚铁铵标准滴定液
6、 c（NH4）2Fe（SO4）2 6H2O0.01 mol/L。4实验方案设计通过风冷回流和水冷回流两种不同的冷凝方式，收稿日期：2022-08-17作者简介：林学颖，男，1994 年出生，毕业于华南农业大学，本科，助理工程师，研究方向为环境监测。总第 205 期2022 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 205No.9，2022DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.09.025图 1电炉加热-水冷回流装置图 2标准 COD 消解回流仪（风冷）专题讨论山西化工第 42 卷表 1低浓度标准溶液测试结果对比标准样品批号/样品名称冷凝
7、方式测试结果/（mg L-1）证书质量浓度理论范围/（mg L-1）结论B21110365风冷25.725.01.1合格24.6合格24.0合格水冷24.8合格25.0合格25.2合格B2006151风冷73.472.23.2合格74.9合格73.9合格水冷72.4合格73.4合格72.5合格B21110286风冷1101075合格108合格111合格水冷109合格108合格107合格某河段地表水风冷23相对偏差10%合格水冷22某纺织企业处理后排放水风冷50相对偏差10%合格水冷50对带证书的标准样品和实际水样进行测试结果的比对，检验标准 COD 消解回流仪（风冷）的实际冷凝效果和样品测定结
8、果能否达到实验室质量控制要求。首先，按 HJ 8282017 方法要求用低浓度标准溶液法平行测定 3 种不同浓度的国家标准有证物质各 3 次。同时，测定 2 个低浓度实际水样进行比对。其次，用高浓度标准溶液法平行测定 3 种不同浓度的国家标准有证物质各 3 次。同时，测定 2 个高浓度实际水样进行比对。5测试结果与数据分析5.1不同浓度标准溶液测定比对结果（表 1、表 2）测试表 1、表 2 中结果应注意：1）标准样品测试结果保留位数与证书一致，实际水样按标准要求100 mg/L 保留整数，100 mg/L 保留三位有效数字；2）为避免不必要的实验误差，以上测试的样品包括空白硫酸汞用量统一加
9、2 mL；3）以上实验数据均基于同批次制备纯水和同批次配制试剂的测试结果，同时，尽量保证同一样品的风冷法与水冷法同时进行且在同一间实验室内，因此直接测试结果有可对比性。5.2实验数据分析通过对表 1 和表 2 实验数据的分析可以看到，使用标准 COD 消解回流仪（风冷）测试标准样品和实际水样的结果虽然相比于传统的水冷法在稳定性上稍差，但测试结果均能达到实验室质量控制要求，满足日常检测工作需要。但通过对测试原始数据的分析发现，在使用低浓度标准溶液法进行测定时，同时进行的风冷组空白和样品滴定体积会比水冷组的滴定体积整体低 0.2 mL0.3 mL。使用高浓度标准溶液法中风冷组与水冷组的滴定体积则十
10、分接近。同时，对消解过程两种冷凝方式冷凝水末端温度的记录分析发现：在室温 26 时，水冷组冷凝管末端出水最高温度为 29，而风冷组冷凝管顶部的冷凝水最高温度为 34。根据这一现象可推断，使用标准COD 消解回流仪进行样品分析时，风冷回流的实际冷凝效果要差于水冷回流方式，而实验室的温度变化（主要为季节性温度变化）则可能对风冷回流法的测试结果有更大影响。6实验方案调整和后续分析为了判断室温升高对两种不同冷凝方式冷凝效果的影响，在关闭实验室空调，实验室温度达到 34 时进行下一步试验：首先，在 34 室温环境下进行风冷与水冷两种冷凝方式各平行 6 次的空白实验对比，同时观察实验过程冷凝水末端温度的变
11、化。其次，通过对不同浓度标准样品和实际水样的分析，检验在该室温环境下使用低浓度标准溶液法测试的结果能否达到实验室质量控制要求。7调整后方案测试结果与数据分析在室温 34 时，使用低浓度标准溶液法测试风冷与水冷两种冷凝方式的空白滴定体积对比，同时记录冷凝水末端最高温度。调整后方案的实验数据分析见下页表 3 和表 4，由表 3、表 4 测试数据的分析可发现，在室温达到34 时，风冷与水冷两种冷凝方法相较于室温 26 时均出现了空白滴定体积减小和样品结果升高的现象2，且室温升高对风冷法冷凝效果和水样测试结果的影响也会大于水冷法，这一点通过冷凝水末端温度表 2高浓度标准溶液测试结果对比标准样品批号/样
12、品名称冷凝方式测试结果/（mg L-1）证书质量浓度理论范围/（mg L-1）结论风冷81.281.88.6合格84.0合格83.2合格水冷82.8合格81.2合格83.2合格风冷16716410合格169合格163合格水冷167合格165合格163合格风冷27628113合格282合格286合格水冷283合格285合格280合格风冷472相对偏差10%合格水冷465风冷198相对偏差10%合格水冷192B220301192001119B21040113某食品企业处理后废水某污水处理厂进水642022 年第 9 期Energy Consumption Research and Improvem
13、ent Measures for Ammonia Production fromPingshuo CoalZhou Liqing,Fan Zhiqiang,Lu Jun（China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou Shanxi 036000）Abstract:According to the operating data of China Coal Pingshuo Energy and Chemical Corporation in recent years,energy consumptioncalculation and energy effi
14、ciency level research are carried out,benchmarking analysis is conducted,energy-saving measures are proposed,and energy-saving potential is analyzed.Key words:coal to synthetic ammonia;energy consumption;improvement;energy conservation（上接第 54 页）表 3室温 34 与室温 26 时风冷、水冷空白滴定体积和冷凝水末端温度对比冷凝方式冷凝水末端最高温度（室温3
15、4 ）/空白滴定体积（室温 34）/mL冷凝水末端最高温度（室温 26 ）/空白平均滴定体积（室温26 ）/mL风冷4423.023423.7823.0023.0822.9822.9923.00水冷3723.902924.0023.9223.9523.8823.9023.91表4室温34时，低浓度标准溶液法风冷、水冷测试对比结果标准样品批号/样品名称冷凝方式测试结果/（mg L-1）证书质量浓度理论范围/（mg L-1）结论B21110365风冷26.025.01.1合格水冷25.5合格B22030119风冷85.481.88.6合格水冷83.7合格B21110286风冷1111075合格水冷
16、109合格某河段地表水风冷26相对偏差10%合格水冷23某纺织企业处理后排放水风冷57相对偏差10%合格水冷52的变化也得到了证实。但是，也可以看到，即使室温升高对冷凝回流的效果有影响，运用风冷法测定不同浓度标准样品的结果仍在证书允许的误差范围内。同时，风冷与水冷两种方法测试实际水样结果的相对偏差也能达到实验室质量控制要求。8结论通过上述实验可以得出，运用标准 COD 消解回流仪等风冷回流消解装置，可以有效替代传统的电炉加热-水冷回流装置。在保证水样化学需氧量（CODcr）测定结果准确度的同时，达到节能（该装置加热功率 1 500 W）、节水，进一步释放人力的目的。也避免了使用大量电炉和硅胶管的后续维护问题3。但是，考虑到实验室温度升高对风冷法冷凝效果和水样测定结果的影响仍大于传统的水冷法。因此，在日常的检测工作中有必要做好实验室温度控制，以确保水质化学需氧量（CODcr）测试结果的准确性及稳定性。从另一方面讲，该类一体化消解回流装置的恒温消解方式理论上对测定结果的稳定性也会好于传统靠经验控制电炉火力大小的方式。而要实现这一点，则需要有更多厂家在做到节能的同时开发出冷凝效果更好的同类消
