工业废水中COD含量的测定论文.doc
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1、北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 诚信声明诚信声明 本人声明: 我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。 本人签名: 日期: 2011 年 12 月 13 日 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目:工业
2、废水中 COD 含量的测定 学院: 北京化工大学 专业: 工业分析与检验 班级: 华分专 101 学生: 指导教师: 1设计(论文)的主要任务及目标 (1)工业废水研究的目的和意义 (2)生活废水的基本概念 (3)工业废水对环境的影响 2设计(论文)的基本要求和内容 (1)重铬酸钾法测 COD 的原理 (2)实验所需的仪器试剂 (3)实验结果及注意事项 3主要参考文献 1魏复盛.水和废水监测分析方法.第四版M.北京:中国环境科学出版社, 2002.211213. 2李青山.中国水资源保护问题及其对策措施J.水资源保护,2004,56(2):28- 30. 3黄仲杰.我国城市供水现状、问题与对策
3、J.给水排水,2004,24(2):18-20. 4进度安排 设计(论文)各阶段名称起 止 日 期 1 论文的选题 2011.10.14- 2011.10.211212 选题查阅资料 2011.10.22-2011.11.21 3 实验的具体操作 2011.11.5-2011.11.30 4 试验后整理数据 2011.12.1-2011.12.8 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 工业废水中工业废水中 CODCOD 含量的测定含量的测定 摘摘 要要 我国不仅水资源短缺,而且还伴随着日益严重的水环境污染问题1-5。石油化工 生产耗水量大,生产过程中产生的废水量也很大,既浪费资源又污染环境
4、,给水体 造成极大的危害。对于污水,我国规定用重铬酸钾法,其测得的值称为化学需氧量 (COD)。传统的方法是在强酸性溶液中,用一定量的重铬酸钾氧化水中还原性物质,过 量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据硫酸亚铁铵的用量 算出水样还原性物质消耗氧的量,这就是重铬酸钾回流滴定法。在污水厂化验室,面 对大量水样的 COD 测量,使用该方法会耗费化验员大量的操作时间。而利用重铬酸钾 分光光度法进行 COD 测量,能使化验员轻松地面对大量水样的分析。 关键词:关键词:重铬酸钾法;化学需氧量;污水 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 目目 录录 前前 言言 1 第第 1 1 章
5、章 生活废水的基本概念生活废水的基本概念 2 第 1.1 节 研究目的和意义 2 第 1.2 节 生活废水的性质和成分 2 1.2.1 生活废水的感官特征 .3 1.2.2 生活废水的污染指标 .3 第第 2 2 章章 CODCOD 试验试验5 第 2.1 节 CODCR测定方法的简介 5 第 2.2 节 实验原理 6 第 2.3 节 试验仪器与试剂 6 2.3.1 仪器 .6 2.3.2 试剂 .7 2.3.3 试剂的配置 .7 2.3.4 操作步骤 .7 2.3.5 测定结果 .7 第 2.4 节 实验注意事项 9 第 2.5 节 干扰因素讨论 .10 结结 论论 11 参考文献参考文献
6、12 致致 谢谢 13 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 1 前言前言 所谓水污染是指排入水体的污染物超过了该物质在水体中的本底含量和水体的 自净能力,破坏了水体原有用途的程度。工业废水是水体的最主要污染源,它量大 面广,由于受产品、原料、药剂、工艺流程、设备构造、操作条件等多因素的综合 影响,所含的污染物质成分多,组成极为复杂,毒性大,处理也比较困难;而且, 不同时间水质也有很大差异。工业污染源是目前造成水体污染的主要来源和环保的 主要防治对象,在工业生产过程中排出的废水、污水、废液等统称工业废水。污水 是否达到排放标准由污水的污染指数决定,其中最重要的指标是污水的化学需氧量 (CO
7、D)值,COD 是综合评价水体污染程度的重要指标之一,也是水质监测的一个重 要项目,而且可作为衡量水体有机物相对含量的指标,是水质评价的重要指标。它 是指水样在一定条件下用氧化剂处理时其还原性物质(即有机物和亚硝酸盐、硫化 物、亚铁盐等无机物等)消耗该氧化剂的量,以氧的 mg/L 为单位。它反映了水体受 还原性物质污染的程度,研究 COD 的最佳测试方法,对于监控和治理工业废水,保 护生态环境,有着重要的意义。化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。 目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾(K2MnO4) 法,氧化率较低,但比较简便,在测定水样中有机物含量的相对比
8、较值时,可以采 用。重铬酸钾(K2Cr2O7)法,氧化率高,再现性好,适用于测定水样中有机物的总 量。因此,寻找一种既能缩短时间、降低费用、减少污染又能满足测定要求的 COD 测定方法是很有必要的。 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 2 第第 1 1 章章 生活废水的基本概念生活废水的基本概念 第第 1.11.1 节节 研究目的和意义研究目的和意义 世界任何国家的经济发展,都会推进社会进步、促进工农业生产能力,使人民 生活得到进一步改善,但是也随之带来不同程度的环境污染,污水也是造成环境污 染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注,治理水污染环境的 课题被列入世界环保组织
9、的工作日程。我国是一个严重缺水的国家,虽然我国年平 均水资源总最为 28000 亿 m2,居世界第 6 位,人均水资源量为 2220m2,居世界第 110 位,已经被联合国列为世界上 13 个缺水国家之一。目前我国约 300 个城市缺水, 其中严重缺水城市有 5O 个。据中国经济信息网分析统计,全国按目前正常需要,年 缺水总里约为 300 亿400 亿立方米,因缺水造成的经济损失每年达 2300 亿。超过 洪涝灾害。水资沟的匮乏和水资源的污染,己经严重的影响了人民的日常生活,严 重的影响了我国的经济建设和发展。随着我国经济的高速发展和城市人口的不断增 加,生活用水和排水量越来越大,相应的污水处
10、理厂跟不上发展的需要,致使大量 的污水未得到完全处理就排入水体,水体水质恶化及富营养化现象日益严重。因此 我国迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺,来解决城镇生活 污水碳、氮、磷的达标排放问题6。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统 对降低工业污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国 经济高速发展具有重要意义。 第第 1.21.2 节节 生活废水的性质和成分生活废水的性质和成分 水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源。水资源在使用过程中由于丧 失了使用价值而被废弃外排,并以各种形式使受纳水体受到影响,这种水就成为废 水。 根据来源不同,废水可分为生
11、活污水和工业废水两大类。生活污水是人们日常生活 过程中排出的污水。它是从住户、公共设施(饭店、宾馆、影剧院、体育场、机关、 学 校、商店等)和工厂的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施中排出的水7。 1.2.11.2.1 生活废水的感官特征生活废水的感官特征 生活污水呈现出一定的颜色、气味,已丧失使用价值,也使人在感官上产生不 愉快的感觉。温度升高也是水体污染的一种形式,会使水中溶解氧含量降低,所含 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 3 毒物的毒性加强,破坏鱼类正常生活环境。生活污水的卫生指标十分恶劣,一般含 有大量细菌、病毒、致病菌和虫卵。 水温:由于生活污水下水道一般都埋设在地下,
12、所以污水的水温具有相对稳定 的特征,一般在 1020。 颜色:生活污水由于无氧分解,有机物中的硫元素被转化为硫化氢,和某些金 属元素结合成硫化物,因此污水大都为灰褐色。 气味:一般生活污水具有霉臭味,而大面积管网系统的污水会有臭鸡蛋味,这 表明污水在下水道中已经厌氧发酵,产生硫化氢和其他产物。 1.2.21.2.2 生活废水的污染指标生活废水的污染指标 污水的污染物可分为无机性和有机性两大类。无机性的污染物有矿粒、酸、碱、 无机盐类、氮磷营养物及氰化物、砷化物和重金属离子等。有机性的污染物有碳水 化合物、蛋白质、脂肪及农药、芳香族化合物、高分子聚合物等。污水的污染指标 是用来衡量水在使用过程中
13、被污染的程度,也称污水的水质指标。 生化需氧量(BOD) 。生化需氧量(BOD)是一个反映水中可生物降解的含碳有机 物的含量及排到水体后所产生的耗氧影响的指标。污水中可降解有机物的转化与温 度、时间有关。为便于比较,一般以 20时经过 5 天时间,有机物分解前后水中溶 解氧的差值称为 5 天 20的生化需氧量,即 BOD5,单位通常为 mg/L。BOD 越高,表 示污水中可生物降解的有机物越多。生活污水的 BOD5一般在 70250mg/L 之间。 化学需氧量(COD) 。BOD 只能表示水中可生物降解的有机物,并易受水质的影响, 所以,为表示一定条件下化学方法所能氧化有机物的量,采用化学需氧
14、量(COD) 即高温、有催化剂及强酸环境下,强氧化剂氧化有机物所消耗的氧量,单位为 mg/L。对于同类污水,化学需氧量一般高于生化需氧量。生活污水的 COD 一般大于 BOD5,两者的差值可反映废水中存在难以被微生物降解的有机物。在生活污水处理分 析中,常用 BOD5/COD 的比值来分析污水的可生化性。可生化性好的污水 BOD5/COD0.3;小于此值的污水应考虑采用生物技术以外的污水处理技术。 悬浮固体(SS) 。悬浮固体是水中未溶解的非胶态的固体物质,在条件适宜时可 以沉淀。悬浮固体可分为有机性和无机性两类,反映污水汇入水体后将发生的淤积 情况,其含量的单位为 mg/L。因悬浮固体在污水
15、中肉眼可见,能使水浑浊,属于感 官性指标。 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 4 pH 值。酸度和碱度是污水的重要污染指标,用 pH 值来表示。它对保护环境、污 水处理及水工构筑物都有影响,一般生活污水呈中性或弱碱性。 氮和磷。氮和磷是植物性营养物质,会导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营 养化,而使水体加速老化。生活污水中含有丰富的氮、磷。 有毒化合物和重金属。这类物质对人体和污水处理中的生物都有一定的毒害作 用,属于这一类污染物质的主要有非重金属的氰化物和砷化物,重金属中的汞、镉、 铬、铅等,即国际上公认的六大毒性物质。 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 5 第第2 2章章
16、CODCOD试验试验 第第2.12.1节节 CODCODCr Cr测定方法的简介 测定方法的简介 目前,CODCr的测定方法主要以氧化剂的类型来分类,最常见的是重铬酸钾法和 高锰酸钾法两种。高锰酸钾法主要用于评价饮用水、原水及地表水的质量,它的测 定范围CODCr值在0.54.5 mg/L,不适宜于工业分析;而重铬酸钾氧化法(GB11914- 1989)8,9可以比较精确地测定有机物的总量,多用于对工业废水和生活污水的分析 10。此外,测定废水中CODCr值的方法很多,如分光光度法,库仑法,电化学法,极 谱法,原子吸收法,光催化法等。 分光光度法:分光光度法具有测试速度快,取样量少,操作简单方
17、便,成本低 等优点。其原理是在酸性或碱性溶液中加入过量的重铬酸钾或高锰酸钾溶液,在一 定得条件下氧化水中的还原性物质,通过分光光度计检测来实现化学需氧量CODCr值 的测定。A重铬酸钾作氧化剂:在酸性溶液中加入重铬酸钾,再加入硫酸汞和硫酸 -硫酸银,在100回流2h,最后用分光光度计检测。该法是标准方法,也称传统法, 结果可靠,重现性好;适用于工业废水和生活污水;但需样品量大,加热回流2h, 耗时太长,需要用汞盐和大量的浓硫酸,分析费用高,且易造成二次污染11。B高 锰酸钾作氧化剂:在酸性或碱性溶液中加入高锰酸钾溶液,加热,用高锰酸钾将废 水中某些有机及无机还原性物质氧化,反应后,剩余的高锰酸
18、钾,用过量的草酸钠 还原,再以高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠12。该法适用于测定地表水、饮用 水和生活污水,但是高锰酸钾的氧化能力相对来说比较弱,测定准确度差。 库仑法:水样以重铬酸钾为氧化剂,在10.2mol/L硫酸介质中回流氧化15min后, 过量的重铬酸钾用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂,进行库仑滴定,根据电解 产生亚铁离子所消耗的电量,按照法拉第定律进行计算。库仑法具有简便、快速、试 剂用量少、回流时间短、操作方便,不需要基准物质和标准溶液,避免标准溶液不 准确而带来的误差。 电化学法:它是根据氧化过程中的电位变化,绘制工作曲线。田冬梅等提出了 无汞快速微型电位法:水样在恒温140
19、密封的反应管中,Cl-以HCl气体释放出来, 北京化工大学继续教育学院毕业设计(论文) 6 被碱吸附后微波消解4min,用电位法测定CODCr。该法试剂用量少,操作简单,消解 时间短。 极谱法:在强酸性溶液中,用重铬酸钾将水样中的还原性物质(主要是有机物) 氧化,过量的重铬酸钾用极谱法测定其中Cr6+的量,然后根据所消耗Cr6+的量,间接 求出水中CODCr值。本法能测定Cr6+的浓度范围为11000mg/L,可测CODCr值的浓度范 围为20600mg/L。该方法的优点是测定速度快、精度高、取样量少等优点。但使用 的测定仪器较为精密,造成了测定成本较高。 原子吸收法:在H2SO4介质中,用K
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