湿法氧化法测定电镀废液中总有机碳含量初探
仪器网 · 2012-07-15 08:58 · 55088 次点击
引言
环境污染一直引起人们的关注,总有机碳作为水体污染的一项重要综合指标,是环境监测部门首先考虑的问题,问题关键是如何选用高性能的仪器和合适的检测方法。总有机碳(Totalorganiccarbon,TOC)是水中有机物所含碳的总量,由于有机化合物是以碳链为骨架的一类化合物,所以这个指标能完全反映有机物对水体的污染水平。为测定水中有机物所含碳量,首先必须使有机物分子分解,转化成可以定量测定的单一分子形式CO2,再根据测定的CO2的量推算水体中有机碳的含量。按照有机物转化成二氧化碳的方式可分为高温燃烧法和湿化学氧化法两种,我国参照国际标准ISO8245-1987制定我国的国家标准GB13193-91《水质总有机碳(TOC)的测定》的标准方法。高温燃烧法:样品在较高的温度(一般680~1000℃)下催化燃烧,产生二氧化碳,二氧化碳由非色散红外检测器测出其绝对值,由此推算出碳浓度。氧化剂多采用铂催化剂或者氧化铈。高温(催化)燃烧法有两种分析模式:(1)先测定总碳量TC,再单独测定总无机碳TIC,从TC值中扣除TIC,得出总有机碳TOC值。(2)将样品酸化,再将样品预吹扫,消除样品中的TIC,然后测定的结果为TOC值。
湿化学氧化法:最普遍的是采用紫外照射/过硫酸盐氧化样品。其所有的湿化学氧化法都是将样品先进行预处理,消除TIC,测定TOC值。在电镀废液中含有铬、锌、铜、镍、银、铅等多种重金属及氯化物、有机物、酸等,废液中的含盐量及含酸量,可达几万ppm,使废液中有机体含量的测定工作显得十分复杂。由于电镀液样品中有机物含量较高,采用高温燃烧法对样品进行测定。在测定电镀液时,需要对样品进行稀释,目的是降低盐的浓度,尤其是氯离子对测定结果的影响。电镀废液样品的TOC测定较难分析,氯离子首先能引起仪器元件的腐蚀,从而缩短仪器的使用寿命。其次电镀液体在氧化阶段会产生氯气,这些气体与CO2一起将到达NDIR(非分散红外)检测室,将对CO2的测定结果的准确性产生干扰,导致样品的TOC测定值误差较小。
由于湿法氧化法对TOC的检出限低于高温燃烧法,且反应比较温和,氯离子的影响相对要少一些。笔者尝试用湿法对电镀废液中的总有机碳进行测定,主要是将样品加入到有紫外灯照射的过硫酸盐反应器中,然后有机碳被氧化成二氧化碳,由红外检测器检测出测量结果。
1实验部分
1.1仪器和试剂
采用德国耶拿仪器有限公司的MultiUVHS(湿法氧化法)总有机碳分析仪对低浓度样品的测定。
邻苯二甲酸氢钾C6H4COOHCOOK(优级纯),无水碳酸钠Na2CO3(分析纯),碳酸氢钠NaHCO3(分析纯),超纯水(采用美国密理博纯水机生产的超纯水)。
1.2水样来源
电镀废液的样品来源于台州市路桥机械五金电镀厂。
1.3标准贮备液的制备
有机碳标准储备溶液(1000mg/L):称取在120℃干燥2h的优级纯邻苯二甲酸氢钾2.1254g,用超纯水溶解后于1000mL的容量瓶中定容。称取4.4163g无水碳酸钠(经285℃干燥2h),再加3.500g碳酸氢钠(经硅胶干燥),溶解后于1000mL的容量瓶中定容。
2实验
2.1标准溶液测试
分别配置浓度为20mg/L的TC,TIC标准溶液,采用不同进样体积,制作一条浓度范围为2~20mg/L的标准曲线(见表1,2和图1,2)。对10组电镀液进行稀释10倍。分别测定样品中的TC和TIC。再按照公式TOC=TC-TIC计算TOC值。
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2.2实际样品测试
本实验样品来源于某市路桥机械五金电镀厂
(见表3)。
3结论
10组样品TC测量数据中有9组的RSD小于2%,测量精度满足要求。10组样品TC测量数据
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中有8组的RSD小于2%,测量精度满足要求。电镀液样品TIC测量值均在2.5~2.2mg/L之间。电镀液样品TC测量值均在15~11mg/L之间。湿法测量电镀废液中的TIC最低检出浓度为0.2mg/L。根据上述实验结果表明:湿化学氧化法测定电镀废液中总有机碳,目前还没有直接用TOC命名的排放标准值,根据国标GB21900-2008电镀废水达标排放标准值COD≤100mg/L,以及COD与TOC相关系数为3.15,那么上述实验结果TOC最大值为12.8mg/L、最小值为8.9mg/L,根据相关系数得出COD值分别为40.4mg/L、28.04mg/L,那么该市路桥机械五金电镀厂是达标排放。从仪器检测的绝对数值上来看,TOC仪器的本身检出限为0.02mg/L,检出范围为0.02~5000mg/L;通常使用COD仪器是无法达到,目前使用的美国哈希的COD低量程的检测是0.4~70mg/L,采用TOC检测废液排放值会更准确,且总有机碳检测值更具有标准差来度量)并不理想,相对标准差大部分都在10%~15%,按照《规范》要求,土壤氡测试仪器的不确定度≤20%,而仅从重复性(相对标准差)来看,难以达到要求,解决这一问题,最简便可行的方法就是在测量过程中对同一测点进行多次重复测量,取平均值作为检测结果,例如,若假设某台仪器重复性(相对标准差)为15%,现取3次测试结果的平均值作为检测结果,其重复性的影响为15%/3,约为8.7%,有明显的降低。(2)FD-3017测氡仪修正因子年偏离量较大,所以,因为校准引起的不确定度不可忽视,建议各检测机构配置а辐射源,在检测工作开始前对仪器进行核查,若仪器数据比以往数据有较大变化时,应查明原因。
2结论
近一步提高土壤氡浓度检测结果质量,应采取以下措施:(1)土壤氡浓度检测试验应多次测量,根据我中心的经验,第一次测试数据不太稳定,可舍去,再进行三次测量,取平均值作为检测结果,可获得稳定的数据。如果进一步增加同一检测点的检测次数,则有可能造成测点附近的氡浓度不能平衡,确定适宜的检测次数,需进行现场实验。测试人员应经过相应的培训,正确掌握操作方法。(2)测试工作开始前,用а辐射源对仪器进行核查,观察仪器数据是否有异常变化,以确定仪器是否处于正常状态。(3)FD-3017测氡仪有时在检测过程中数据会异常波动,这很可能是受周围环境电磁辐射等因素的干扰,这就要求土壤氡检测人员应具备丰富的检测经验,应注意测量过程中的异常数据,根据经验进行适当取舍,难以判别时,对同一测点增加检测次数或在不同时间段进行检测,或用多台仪器进行比对,必要时可用а辐射源核查或对仪器进行校准。
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