化学需氧量(COD)是评价水体污染物的重要指标之一,为水质检测分析中最常规的检测项目。废水COD超标排放会对水体造成污染,破坏环境水质,造成水体缺氧,危及水体中生物的生存,严重情况下甚至会破坏周边环境的生态平衡。
COD表征的是水质中无机、有机类还原性物质的含量。对于废水中COD的去除,方法种类繁多,通常可以分为物理法、生物法、化学法。其中,化学处理法一般是在含COD的废水中投加具有氧化性的药剂,具有操作稳定、反应彻底、处理效率高的特点。并且,大量实验及生产数据表明,COD降解率通常与氧化剂投加量呈近似正相关。采用化学处理法通常需要在污染物指标与经济效益两者中寻求平衡,尤其是在对COD含量波动较大的废水处理过程中,该平衡较难把握。对此,本研究引入ORP过程参数,研究了在COD氧化降解过程中ORP的变化规律,以期将其用于指导工业生产,实现污染物指标与经济效益两者的平衡。
1、ORP原理及影响因素
在氧化还原反应中,电子从还原性物质向氧化性物质转移,2种物质间形成了电位差,即氧化还原电位(ORP)。氧化还原电位可通过铂电极、参比电极与毫伏计连接进行测量。
当水体中存在相对氧化性及相对还原性的2种物质时,就有机会发生氧化还原反应,如式(1)所示。
其中,Red为还原性物质,0,为氧化性物质,e为电子。
氧化还原电位如式(2)所示。
式中:E—氧化还原电位,mV;
由于废水处理通常在常温下进行,温度相对稳定,并且在计算中,常常以浓度代替活度来进行计算。因此,式(2)可简化为式(3)。
反应体系的ORP值与氧化性物质和还原性物质的性质、浓度、酸度及副反应等情况有关。对于某类特定的氧化性物质与还原性物质,以及某特定的化学处理方法,理论上,氧化还原电位同氧化态物质浓度与还原态物质浓度的比值相关。
2、实验
2.1 实验材料
试剂:硫化钠、硫酸铁、七水合硫酸亚铁、氢氧化钠,AR,国药集团化学试剂有限公司;浓硫酸,AR,江西鑫光电子科技有限公司;氧化剂,赛恩斯环保股份有限公司专利产品;乙黄药,工业品,株洲选矿药剂有限公司。
仪器:pHS-3E
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