一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法，本发明专利技术的核心技术为过渡金属离子与过一硫酸盐反应生成的硫酸根自由基能够在氧化萘普生时产生化学发光，该化学发光的强度会受到污废水中有机污染物的淬灭作用而降低。化学发光的强度与污废水中有机污染物的浓度负相关，能够反映出污废水中化学需氧量（COD）的含量。具体步骤如下：借助流动注射装置将载液与样品溶液于混合池中混合；在反应池中将所得混合液与过一硫酸盐溶液混合得到反应液，并借助化学发光仪检测反应液所产生的化学发光强度；根据采集到的化学发光强度定量污废水中COD的含量。本发明专利技术能够实时在线检测污废水中COD的含量，为污废水处理厂工艺参数的调整提供数据支撑。艺参数的调整提供数据支撑。艺参数的调整提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法


[0001]本专利技术属于水质检测
，尤其涉及一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法，特别是用于污/废水处理厂进出水中化学需氧量的快速测定，为污/废水处理厂工艺参数的及时调整提供数据支撑，保证污/废水处理厂的高效运营。

技术介绍

[0002]化学需氧量(chemical oxygen demand简称COD)是指在一定的条件下，经氧化剂的氧化，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的氧化剂的数量相对应的氧的质量浓度。COD能反映大部分污废水的总有机污染负荷。常规的COD测试方法按氧化剂种类分为：高锰酸钾法和重铬酸钾法，这些氧化剂的氧化能力弱，不能氧化污废水中某些难降解的有机物，会低估污废水的总有机污染负荷。且常规COD检测技术耗时长达数小时，无法实时监测污废水的总有机污染负荷，因此不能为污/废水处理厂工艺参数的及时调整提供数据支撑。此外，常规COD测试方法需要消耗昂贵的试剂，成本较高。
[0003]针对常规COD测试技术存在的缺陷，开发一种快速、经济的COD检测技术势在必行。近年来，COD检测技术的研究主要集中于以下两方面：(1)采用臭氧氧化法、过氧化氢氧化法、Mn
3+
氧化法等新的氧化方法取代高锰酸钾氧化法和重铬酸钾氧化法，以减少昂贵试剂的使用、提高有机物的氧化效率、缩短反应时间；(2)摒弃常规COD检测技术的基本原理，尝试建立光催化氧化法、电化学氧化法、光电催化氧化法、化学发光法等新型的COD检测技术。化学发光法可通过巧妙地设计化学发光反应，实现对水中目标物质的定量分析，具有检测限低、信噪比高、线性区间宽、检测时间短、仪器简单、价格低廉等优点。化学发光法测定COD的基本原理是构建化学发光体系，建立化学发光信号与COD之间的定量关系，从而实现水中COD的定量分析。目前，利用化学发光法测定污废水中COD的技术存在三个主要问题：(1)氧化剂的氧化能力弱，现有的化学发光法所用的氧化剂为臭氧和高锰酸钾，这些氧化剂的氧化能力弱，无法氧化水中难降解有机物，因而低估了污废水的总有机污染负荷；(2)化学发光的信号弱，现有的化学发光法中所涉及到的化学发光是氧化剂直接氧化污废水中的有机污染物产生的，这些化学发光反应的发光效率低，化学发光信号微弱，因此现有的化学发光法的灵敏度低；(3)现有的化学发光法检测污废水中COD时，没有考虑到污废水中的无机离子对检测过程的影响。
[0004]针对以上化学发光法测定污废水中COD的技术存在的三个主要问题，可以通过以下的三个手段解决：(1)选用氧化能力强的硫酸根自由基(SO4·
‑
)为氧化剂。硫酸根自由基(SO4·
‑
)是一种具有强氧化能力的氧化剂，它的氧化还原电位远高于高锰酸钾、臭氧的氧化还原电位。(2)SO4·
‑
只有在氧化某些特定的发光试剂时才会产生强化学发光，而在氧化污废水中的有机污染物时并不会产生化学发光，因此借助化学发光淬灭法能够获得强化学发光信号。化学发光淬灭法是利用目标物质对化学发光的淬灭作用定量水中目标物质的方法。污废水中的有机污染物能够淬灭化学发光，结合理论分析可以建立化学发光强度与污废水中COD含量的定量关系；(3)通过提高反应溶液的电导率和加入汞离子，可以消除无机离子
在化学发光法测定COD过程中的干扰。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法，其特点是：(1)过渡金属离子与过一硫酸盐反应生成的SO4·
‑
能够氧化萘普生产生激发态分子，激发态分子通过辐射跃迁产生强化学发光信号；(2)污废水中的有机污染物能够通过消耗SO4·
‑
与激发态分子淬灭化学发光；(3)结合理论公式能够建立化学发光强度与污废水中COD含量的定量关系。具体包括以下步骤：
[0006]步骤1、吸取不同体积的污废水水样分别于50mL容量瓶中，加蒸馏水至标线进行梯度稀释，得到若干个稀释倍数不同且化学需氧量(COD)含量不同的污废水水样，之后测定若干个污废水水样的COD；
[0007]步骤2、借助流动注射装置将步骤1中得到的若干个污废水水样分别与载液于混合池中混合后得到对应的混合液；
[0008]步骤3、借助流动注射装置将步骤2中得到的混合液分别与氧化溶液于反应池中混合发生化学反应，并同时利用化学发光仪检测反应池中化学反应所产生的化学发光强度，读取化学发光强度的最大值，计为I
CL,max
；
[0009]步骤4、以蒸馏水代替步骤2中的污废水水样，重复步骤2、步骤3后，读取化学发光强度的最大值，计为I
CL(0),max
；
[0010]步骤5、将步骤3中得到的若干个I
CL,max
值分别代入到公式Q＝(I
CL(0),max
/I
CL,max
‑
1)中，得到若干个Q值，其中Q为淬灭因子；
[0011]步骤6、在作图软件中以COD值为横坐标、Q值为纵坐标，用步骤1测出的若干个COD值、步骤5中得到的若干个Q值绘制散点图，Q值与COD值之间的关系满足关系式：Q＝a
×
COD2+b
×
COD，其中常数a、b的值(a＞0，b≥0)可在散点图上插入二次多项式曲线求解，由此能够得到描述Q值与COD值之间关系的Q－COD曲线；
[0012]步骤7、将待测污废水水样稀释某一倍数后按照步骤2、步骤3测定对应的I
CL,max
值；将所得I
CL,max
值带入到步骤5中的公式中求得Q值；根据步骤6中的Q－COD曲线确定与Q值相对应的COD值，该COD值为稀释后的污废水水样的COD值；将稀释后的污废水水样的COD值乘以稀释倍数就能够得到待测污废水水样的COD值。
[0013]步骤1中，所述的稀释倍数为1～1000倍，所述的若干个污废水水样应至少为4个。
[0014]步骤2中，所述的载液是含有还原剂、萘普生、汞离子的溶液，是高电导率且呈酸性的溶液。所述载液中还原剂的浓度为0.01～10mmol
·
L
‑1；萘普生的浓度为0.005～1mmol
·
L
‑1；汞离子的浓度为0.1～0.5mol
·
L
‑1；电导率为5～100mS
·
m
‑1；pH为0～3.0。
[0015]步骤3中，所述的氧化溶液为过一硫酸盐溶液；氧化溶液中过一硫酸盐浓度为0.01～10mmol
·
L
‑1。
[0016]所述的步骤2与步骤3中的混合是借助流动注射装置实现的，混合比例由流动注射装置中流路的流速控制，所有流路的流速为10～50μL
·
s
‑1。
[0017]所述的步骤3中的氧化溶液为过一硫酸盐溶液，氧化溶液中过一硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用化学发光淬灭法测定污废水中化学需氧量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、吸取不同体积的污废水水样分别于50mL容量瓶中，加蒸馏水至标线进行梯度稀释，得到若干个稀释倍数不同且化学需氧量即COD含量不同的污废水水样，之后测定若干个污废水水样的COD；步骤2、借助流动注射装置将步骤1中得到的若干个污废水水样分别与载液于混合池中混合后得到对应的混合液；步骤3、借助流动注射装置将步骤2中得到的混合液分别与氧化溶液于反应池中混合发生化学反应，并同时利用化学发光仪检测反应池中化学反应所产生的化学发光强度，读取化学发光强度的最大值，计为I
CL,max
；步骤4、以蒸馏水代替步骤2中的污废水水样，重复步骤2、步骤3后，读取化学发光强度的最大值，计为I
CL(0),max
；步骤5、将步骤3中得到的若干个I
CL,max
值分别代入到公式Q＝(I
CL(0),max
/I
CL,max
‑
1)中，得到若干个Q值，其中Q为淬灭因子；步骤6、在作图软件中以COD值为横坐标、Q值为纵坐标，用步骤1测出的若干个COD值、步骤5中得到的若干个Q值绘制散点图，Q值与COD值之间的关系满足关系式：Q＝a
×
COD2+b
×
COD，其中常数a、b的值(a＞0,b≥0)可在散点图上插入二次多项式曲线求解，得到描述Q值与COD值之间关系的Q－COD曲线；步骤7、将待测污废水水样稀释某一倍数后按照步骤2、步骤3测定对应的I
CL,max
值；将所得I
CL,max
值带入到步骤5中的公式中求得Q值；根据步骤6中的Q－COD曲线确定与Q值相对应的COD值，该COD值为稀释后的污废水水样的COD值；将稀释后的污废水水样的COD值乘以稀释倍数得到待测污废水水样的COD值；其中：步骤2中，所述载液是含有还原剂、萘普生及汞离子的溶液，是高电导率且呈酸性的溶液；所述载液中还原剂的浓度为0.01～10mmol
·

【专利技术属性】
技术研发人员：关小红，邵荟芯，董红钰，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：