一种快速测定环境水样中化学需氧量的方法技术

本发明专利技术提供一种快速测定环境水样中化学需氧量的方法，在MnO4-浓度为2mmol/L、催化剂用量为5g/L、反应液pH值为3.0、反应温度80℃、光照时间30min的条件下分别对待测水样的稀释液及COD标准溶液进行光催化氧化反应，该催化剂为修饰程度为90%的5-SA_Fe2O3-GO-TiO2；将反应后的溶液经转速为14000rpm的高速离心后，分别取上清液在波长525nm处以分光光度法测定其吸光度值；绘制校准曲线，并根据吸光度值从该校准曲线查得待测水样的稀释液对应的COD浓度。本发明专利技术不仅能够解决现有光催化剂氧化法测定环境水样中化学需氧量的问题，而且具有测定快速、简便及灵敏的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水样处理技木，尤其涉及ー种快速测定环境水样中化学需氧量的方法。
技术介绍
化学需氧量(COD)是评价水体污染程度的重要指标之一。目前，COD的測定一般采用国家标准方法——重铬酸钾法。该方法测定结果准确，可靠，重现性好，但存在一些缺点，如检测灵敏度低，消耗时间长(2 4小吋)，复杂和繁琐的操作，耗费大量的水、电，不完全氧化，使用价格昂贵的Ag2SO4、腐蚀性浓H2SO4和有毒试剂(铬，汞)等造成二次污染。所以，在环境分析领域中，发展ー种快速，简便，环保和准确的COD检测方法仍然是ー个挑战。氧化方法是目前最常用的替代方法，包括微波氧化，超声氧化，紫外线——臭氧氧化，电催化氧化，ニ氧化钛光催化氧化。其中，光催化氧化具有效率高，能耗低，操作简单，反应条件温和，几乎没有二次污染等特点，是COD测定的最有效方法之一。纳米TiO2作为光催化剂应用于COD測定具有明显的优势。但纳米TiO2的光催化降解效率是有限的(I)光催化特性只限于紫外波段，光响应范围窄；(2)微弱的光吸收特性；(3)有机污染物在纳米TiO2表层覆盖率低；(4)光生电子(e_)和空穴(h +)存在着简单复合等。因此，直接利用TiO2作为催化剂测定COD的检测技术具有只能用紫外线照射、光催化活性不足和线性范围窄等的局限性。其中线性范围窄(小于20 mg/L)是其光催化氧化反应测定COD方法的主要缺点。解决上述问题的途径是对TiO2催化剂进行改性，改善其表面性质，提高对有机污染物的吸附和光降解性能。纳米TiO2可以由铁(III)—卟啉、精氨酸、抗坏血酸、三こ胺、2-羟基こニ硼酸、叶酸、酒石酸、异氰酸酯等表面改性。这种典型的表面改性是纳米TiO2对有机分子的物理吸附，在反应过程中，光照条件下有机分子很容易被解吸或分解，使光催化活性降低。上述改性的方法不仅费时、成本高、复杂，而且，有机污染物在纳米TiO2表层覆盖率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供ー种快速测定环境水样中化学需氧量的方法，不仅能够解决现有光催化剂氧化法测定环境水样中化学需氧量的问题，而且具有測定快速、简便及灵敏的优点。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的ー种快速测定环境水样中化学需氧量的方法，以浓度为1000mg/L的邻苯ニ甲酸氢钾溶液作为COD标准溶液；之后在MnO4^浓度为2 mmol/L、催化剂用量为5 g/L、反应液pH值为3. O、反应温度80°C、光照时间30min的条件下分别对待测水样的稀释液及COD标准溶液进行光催化氧化反应，且该催化剂为修饰程度为90%的5-SA_Fe203-G0-Ti02 ;将反应后的溶液经转速为HOOOrpm的高速离心后，分别取上清液在波长525 nm处以分光光度法測定其吸光度值；绘制校准曲线，井根据吸光度值从该校准曲线查得待测水样的稀释液对应的COD浓度，再乘以待测水样的稀释倍数即得待测水样的COD值。进ー步地，该方法具体包括如下步骤 (一)药品配制 邻苯ニ甲酸氢钾溶液称取邻苯ニ甲酸氢钾O. 8502 g溶于超纯水中，并稀释至I L即得浓度为1000mg/L的邻苯ニ甲酸氢钾溶液； KMnO4溶液称取31. 6 mg KMnO4溶于超 纯水中，并定容至100 mL,即得浓度为2 mmol/L的KMnO4溶液； (ニ)制定校准曲线 以浓度为1000mg/L的邻苯ニ甲酸氢钾溶液作为COD标准溶液；取8只烧杯清洗干净并分别加入 30 μ L、2. 5mL、5 mL、IOmL, 15mL、20mL、30mL、40mL COD 标准溶液，得到标准 COD 值分别为 0. 3 mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L ;将各烧杯置于80°C恒温水浴，于每个烧杯中依次加入修饰程度为90%的5-SA_Fe203-G0-Ti02 0 . 5g、及KMnO4溶液8 mL,并用H2SO4和KOH溶液调pH值至3. 0，且用超纯水将各烧杯中的反应液的体积补足至IOOmL ;之后以400rpm的搅速搅拌各烧杯中的反应液，且在搅拌的同时采用距离液面10 15cm的高压汞灯光照30min进行光催化氧化反应，反应过程中通过添加超纯水以使各烧杯内的反应液保持在IOOmL ;反应结束后将各烧杯内的反应液分别进行转速为HOOOrpm的高速离心，然后分别取上清液在波长525 nm处以分光光度法測定其吸光度值，并以标准COD值与KMnO4的浓度变化值绘制校准曲线； (三)待测水样測定 取待测水样并稀释，将待测水样的稀释液置于清洗干净的烧杯中，并将烧杯置于80°C恒温水浴，接着于烧杯中依次加入修饰程度为90%的5-SA_Fe203-G0-Ti02 0 . 5g、及KMnO4溶液8 mL,并用H2SO4和KOH溶液调pH值至3. 0，且用超纯水将烧杯中的反应液的体积补足至IOOmL ;之后以400rpm的搅速搅拌烧杯中的反应液，且在搅拌的同时采用距离液面10 15cm的高压汞灯光照30min进行光催化氧化反应，反应过程中通过添加超纯水以使烧杯内的反应液保持在IOOmL ;反应结束后将烧杯内的反应液进行转速为HOOOrpm的高速离心，然后取上清液在波长525 nm处以分光光度法測定其吸光度值，并根据吸光度值从绘制的校准曲线上查得待测水样的稀释液对应的COD浓度，再乘以待测水样的稀释倍数即得待测水样的COD值。进ー步地，所述待测水样取自饮用水、天然水体、エ业废水、生活废水或养殖废水。本专利技术的有益效果在干不仅具有測定快速、简便及灵敏的特点，而且通过采用修饰程度为90%的5-SA_Fe203-G0-Ti02、及光催化氧化的各条件參数的设定，能够解决现有光催化剂氧化法测定环境水样中化学需氧量的问题。附图说明下面參照附图结合实施例对本专利技术作进ー步的描述。图I是本专利技术ー种快速测定环境水样中化学需氧量的方法的校准曲线。图2是本专利技术中采用纳米TiO2作为催化剂时绘制的校准曲线。图3是本专利技术中高压汞灯的发射光谱图。图4是本专利技术中不同修饰程度的5-SA_Fe203-G0-Ti02与KMnO4浓度变化值的柱形图。图5是本专利技术中不同PH值与KMnO4浓度变化值的曲线图。图6是本专利技术中催化剂用量与KMnO4浓度变化值的曲线图。图7是本专利技术中反应温度与KMnO4浓度变化值的曲线图。图8是本专利技术中光照时间与KMnO4浓度变化值的曲线图。具体实施例方式一、新型催化剂——5-磺基水杨酸表面修饰Fe2O3-GO-TiO2的制备 (I)氧化石墨烯的制备将2 g 10 g石墨粉末加入硝酸钠(I. 5 g 7. 5 g)和98%浓硫酸(150 mL 750 mL)的混合液中，搅拌且控制水浴温度至3°C 5で;持续搅拌并保持体系在5°C以下，并缓慢加入高锰酸钾溶液(防止发生爆炸)；室温下搅拌5天后加入适量的30% H2O2溶液得到黄色液体，用3%的硫酸水溶液调节所得黄色液体的pH值至5 6后超声处理15 min后,冷冻干燥悬浮液,制得氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)。(2) Fe2O3-GO复合物的制备取I 10 g Fe2O3纳米粒子浸于I g/L的聚丙酰胺盐酸盐溶液中I小时，过滤后浸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测定环境水样中化学需氧量的方法，其特征在于：以浓度为1000mg/L的邻苯二甲酸氢钾溶液作为COD标准溶液；之后在MnO4？浓度为2？mmol/L、催化剂用量为5？g/L、反应液pH值为3.0、反应温度80℃、光照时间30min的条件下分别对待测水样的稀释液及COD标准溶液进行光催化氧化反应，且该催化剂为修饰程度为90%的5？SA_Fe2O3？GO？TiO2；将反应后的溶液经转速为14000rpm的高速离心后，分别取上清液在波长525？nm处以分光光度法测定其吸光度值；绘制校准曲线，并根据吸光度值从该校准曲线查得待测水样的稀释液对应的COD浓度，再乘以待测水样的稀释倍数即得待测水样的COD值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺兴，郑凤英，蔡舒婕，林路秀，牟洋，
申请(专利权)人：漳州师范学院，
类型：发明
国别省市：