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      煤礦排放廢水的化學(xué)耗氧量的特性及其測(cè)定方法研究

      2023-12-21 17:26:45
      山西化工 2023年10期
      關(guān)鍵詞:耗氧量重鉻酸鉀高錳酸鉀

      屈 瑤

      (山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)環(huán)保健康管理部,山西 介休 032000)

      0 引言

      煤礦是我國(guó)社會(huì)的動(dòng)力來(lái)源,而煤礦工作可排放大量的工業(yè)廢水,對(duì)周邊環(huán)境造成影響,因此需要對(duì)煤礦廢水進(jìn)行一定的處理,而對(duì)煤礦排放廢水的化學(xué)耗氧量進(jìn)行測(cè)定,可幫助水質(zhì)工作人員進(jìn)一步了解水質(zhì)狀況,提升煤礦生產(chǎn)污水的處理效果,因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦排放廢水的分析,并從廢水化學(xué)耗氧量特性入手,提升化學(xué)耗氧量檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

      1 煤礦排放廢水化學(xué)耗氧量的特性

      煤礦生產(chǎn)中,煙氣、脫硫劑、重金屬元素等都會(huì)在作業(yè)中發(fā)生反應(yīng),出現(xiàn)多種新的化合物,其中一部分會(huì)隨著煙氣進(jìn)入吸收塔被分解,而另一部分則會(huì)隨著爐渣的排出,混合在煤礦開采沖洗水體等廢水內(nèi)向外排放,該類廢水溫度高,含有硫化物、亞鐵鹽等污染類物質(zhì),同時(shí)很多廢水的酸性較高,內(nèi)部具有大量的懸浮物與重金屬離子,例如汞、鉛、鎳等,腐蝕性較強(qiáng),且在處理后還會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢,如果處理方式不佳,就很容易對(duì)周邊環(huán)境造成損害。而在處理工作中,水化學(xué)的耗氧量則是指水中被氧化物質(zhì)轉(zhuǎn)換時(shí)的氧需求量,也是一項(xiàng)水受到還原性物質(zhì)污染的重要參考指標(biāo)。

      同時(shí)很多煤礦企業(yè)都未對(duì)廢水進(jìn)行有效的處理,在處理方式及處理效果上難以滿足環(huán)境保護(hù)需求,工作人員應(yīng)掌握先進(jìn)的耗氧量測(cè)定方式,深入分析廢水的水質(zhì)情況,控制好廢水內(nèi)的懸浮物、重金屬等有害物質(zhì)含量,并以此鑒定廢水處理后的水質(zhì)情況,從而幫助水污染治理與環(huán)保工作,降低排放對(duì)環(huán)境的危害,有效控制水污染情況[1]。

      2 煤礦排放廢水化學(xué)耗氧量的測(cè)定方法

      2.1 高錳酸鉀法

      2.1.1 實(shí)驗(yàn)原理

      由于煤礦廢水中普遍含有較多的重金屬物質(zhì),廢水在轉(zhuǎn)化后必然伴隨大量的金屬氧化物,如亞鐵鹽、亞硝酸鹽等,而這些物質(zhì)在與高錳酸鉀混合時(shí)會(huì)發(fā)生各項(xiàng)化學(xué)反應(yīng),對(duì)于化學(xué)耗氧量的檢測(cè)就可以通過(guò)高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性。高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑,不僅可檢測(cè)水質(zhì)中存在的鐵離子、二氧化硫等,還可以在水中進(jìn)行還原性物質(zhì)的氧化,并與草酸鈉溶液混合后將高錳酸鉀向溶液內(nèi)滴入,轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)水樣的耗氧量溶液,以此判斷廢水耗氧量情況。

      2.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

      高錳酸鉀實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)準(zhǔn)備1∶3 的硫酸鈉溶液、硫酸銀飽和溶液與高錳酸鉀溶液,實(shí)驗(yàn)中需要將實(shí)驗(yàn)水樣放置在錐形瓶中,使實(shí)驗(yàn)水樣在液面中的高度占據(jù)錐形瓶刻度值的一半以下,然后操作人員向其中加入不高于實(shí)驗(yàn)水樣的純凈水與少量高錳酸鉀溶液,一般為5 mL,混合后再滴入硫酸銀飽和溶液,將多種水樣混合并加熱至沸騰后,觀察水樣顏色,若變紅則停止加熱,若不產(chǎn)生變化則應(yīng)繼續(xù)滴入高錳酸鉀溶液,在水樣變深后可利用草酸鈉與高錳酸鉀溶液混合物將其還原,最后可取同樣的污染水樣,直接將實(shí)驗(yàn)水樣加熱,待冷卻后向其中加入高錳酸鉀與草酸鈉混合溶液,對(duì)比水樣的差異,從而判斷污染水樣與高錳酸鉀溶液處理后水樣的差異。

      2.1.3 實(shí)驗(yàn)分析

      由于滴入高錳酸鉀溶液與草酸鈉溶液后,水體顏色會(huì)發(fā)生明顯變化,因此內(nèi)部蘊(yùn)含較多的重金屬污染物,可有效檢測(cè)出煤礦廢水的污染情況。同時(shí)也應(yīng)注意高錳酸鉀法的應(yīng)用較為廣泛,但該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)試劑內(nèi)部經(jīng)常會(huì)含有雜質(zhì),且標(biāo)準(zhǔn)溶液的穩(wěn)定性較差,反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜,還會(huì)發(fā)生一定的副反應(yīng),因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格按照試劑溶液的加入順序逐一加入,避免操作失誤的情況對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,同時(shí)水樣在停止加熱后還應(yīng)注意水的溫度,一旦水樣低于70 ℃,內(nèi)部溶解速度就會(huì)降低,對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響。煤礦企業(yè)為加強(qiáng)污水處理效果與污水凈化管理,應(yīng)通過(guò)高錳酸鉀對(duì)溶液進(jìn)行檢測(cè)與處理,檢測(cè)其內(nèi)部污染物質(zhì),并通過(guò)沉淀與過(guò)濾等,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化,提升污水處理效果。

      2.2 重鉻酸鉀法

      2.2.1 實(shí)驗(yàn)原理

      重鉻酸鉀法可被運(yùn)用在多類水質(zhì)化學(xué)檢驗(yàn)中,特別是在煤礦廢水這種強(qiáng)酸溶液中,可通過(guò)加入重鉻酸鉀,對(duì)水中的還原性物質(zhì)進(jìn)行氧化,且部分試劑會(huì)將亞鐵作為標(biāo)準(zhǔn)溶液,并將硫酸亞鐵從水中吸取出來(lái),可測(cè)算出水樣中的還原性物質(zhì)的氧氣消耗量。同時(shí)重鉻酸鉀的氧化性較強(qiáng),可對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行還原,例如氧氣等,同時(shí)可加入硫酸銀作為催化劑,其中直鏈脂肪化合物可被氧化,芳香烴有機(jī)物不可被氧化,揮發(fā)性直鏈脂肪化合物不可與氧化劑液體接觸,因此氧化效果不明顯,可通過(guò)硫酸亞鐵的滴定溶液消耗量,判斷還原性物質(zhì)在污染水體下的氧氣消耗量。

      2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

      重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)中,需要準(zhǔn)備250~500 mL 的錐形瓶回流裝置、電熱板或電路等加熱裝置以及酸式滴定劑,還需準(zhǔn)備重鉻酸鉀溶液、亞鐵靈指示劑、硫酸亞鐵滴定溶液及硫酸汞等試劑。首先應(yīng)取占錐形瓶整體容積一半以下的污染水樣,并加入微量重鉻酸鉀滴定溶液,并在冷凝管中加入硫酸銀溶液,攪拌均勻后進(jìn)行加熱,加熱期間應(yīng)充分觀察溶液顏色的變化情況,若顏色發(fā)綠,則應(yīng)繼續(xù)加熱,若顏色無(wú)明顯變化,則應(yīng)繼續(xù)滴入重鉻酸鉀溶液,直到顏色發(fā)綠。

      其次,加熱后的溶液還應(yīng)繼續(xù)滴入5 滴亞鐵靈指示劑,并用硫酸亞鐵滴定溶液相互混合,直到顏色變成紅褐色時(shí)停止加入滴定溶液,同時(shí)記錄此時(shí)的溶液體積。最后繼續(xù)選取污染水樣重復(fù)滴定、加熱、滴入指示劑等步驟,應(yīng)注意第二種污染水樣應(yīng)待溶液完全冷卻后加入硫酸亞鐵溶液,并記錄溶液的體積,再進(jìn)行對(duì)比分析。

      2.2.3 實(shí)驗(yàn)分析

      重鉻酸鉀實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄溶液的體積變化,通過(guò)體積變化可測(cè)定污染水樣中的有機(jī)物與污染物含量,以此為后續(xù)的水污染檢測(cè)提供解決思路。重鉻酸鉀法可通過(guò)氯離子在酸溶液內(nèi)的活躍性,對(duì)耗氧情況與含氧情況進(jìn)行判斷,實(shí)驗(yàn)中需要確保溶液內(nèi)氯離子的含量,以此為后續(xù)硫酸亞鐵體積測(cè)定耗氧情況提供依據(jù)。同時(shí)為了確保重鉻酸鉀實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,工作人員應(yīng)在污染水樣中隨時(shí)注意氯離子含量,在含量較少時(shí)滴入硫酸汞,調(diào)節(jié)內(nèi)部離子情況,使工作人員順利開展預(yù)處理操作,保證甲基橙指示內(nèi)的SnCl2能夠還原,同時(shí)在水樣加熱出現(xiàn)回流后,應(yīng)在溶液中適當(dāng)加入微量重鉻酸鉀滴定溶液,保持內(nèi)部離子平衡,最后在測(cè)量溶液體積時(shí),若兩種處理的污染水樣體積對(duì)比值相差過(guò)高,則說(shuō)明內(nèi)部含有大量污染物,為后續(xù)污水質(zhì)污染處理提供解決思路[2]。

      3 提升化學(xué)耗氧量測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的實(shí)踐措施

      3.1 選擇高精度測(cè)量?jī)x器

      為確保耗氧量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,有關(guān)部門應(yīng)對(duì)檢測(cè)部門的使用設(shè)備進(jìn)行檢查,并引入精確度較高的試驗(yàn)儀器,為工作人員提供有力檢測(cè)條件,降低廢水檢測(cè)中的各項(xiàng)誤差情況。檢測(cè)部門所使用的檢測(cè)分析儀器也應(yīng)及時(shí)記錄并上報(bào),只有通過(guò)校驗(yàn)部門檢測(cè)的儀器才可投入使用,且在廢水檢測(cè)中,由于污染水樣內(nèi)部蘊(yùn)含的大量的重金屬離子、腐蝕性物質(zhì)等會(huì)對(duì)儀器使用壽命造成影響,因此在每次測(cè)量實(shí)驗(yàn)后,還應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行修復(fù)與保養(yǎng),消除其中的雜質(zhì),全面保證儀器的精準(zhǔn)度。當(dāng)前我國(guó)提高了對(duì)水質(zhì)檢測(cè)工作的要求,這也是由于煤礦生產(chǎn)作業(yè)中,所蘊(yùn)含的有害物質(zhì)日益增多,傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測(cè)方式或儀器已經(jīng)難以滿足當(dāng)前環(huán)保工作的需求,為此檢測(cè)部門應(yīng)積極選用更為先進(jìn)的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),增加檢測(cè)精準(zhǔn)性。

      3.2 制定質(zhì)量控制方案

      檢測(cè)工作中,應(yīng)依據(jù)完善的質(zhì)量控制方案,增強(qiáng)檢測(cè)規(guī)范性與有效性。這就需要工作人員做好水體周邊環(huán)境的勘察工作,且在測(cè)量前,應(yīng)詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)環(huán)境,如溫度、濕度等,并確保所選用的方式與實(shí)驗(yàn)環(huán)境符合國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)在純水實(shí)驗(yàn)中,也應(yīng)保證實(shí)驗(yàn)室的用水質(zhì)量,降低水中雜質(zhì)對(duì)測(cè)量的影響。工作人員也應(yīng)積極制定出具備時(shí)效性的工作曲線,例如選一個(gè)低濃度、高濃度,或滴定時(shí)間點(diǎn),確??珊侠頊y(cè)量出濃度范圍內(nèi)的所有數(shù)值,并在曲線上進(jìn)行記錄,實(shí)驗(yàn)后檢測(cè)人員就可依據(jù)時(shí)間曲線對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行檢查,確保不出現(xiàn)錯(cuò)項(xiàng)與漏項(xiàng),確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,提升檢測(cè)工作效果。

      3.3 提升檢測(cè)人員素質(zhì)水平

      化學(xué)耗氧量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)差錯(cuò),大多數(shù)原因都是由于人為失誤所引起,因此檢測(cè)部門就應(yīng)注重檢測(cè)人員的素質(zhì)水平與專業(yè)能力,確保所有工作人員都充分掌握檢測(cè)方法,降低人為失誤因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。同時(shí)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,檢測(cè)部門也應(yīng)積極招聘具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)或?qū)I(yè)素質(zhì)較強(qiáng)的畢業(yè)生,確保工作人員具有豐富的基礎(chǔ)知識(shí),達(dá)到檢測(cè)工作的要求。此外還應(yīng)根據(jù)有關(guān)單位的要求,對(duì)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育工作,例如對(duì)某煤礦廠區(qū)排放的廢水進(jìn)行檢測(cè)考試,并將其中所蘊(yùn)含的化學(xué)物質(zhì)種類分別列舉,并從中判斷各類物質(zhì)的污染情況及耗氧量等,強(qiáng)化工作人員業(yè)務(wù)能力,從而提升檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,降低誤差影響[3]。

      4 結(jié)語(yǔ)

      煤礦排放廢水的化學(xué)耗氧量的檢測(cè),是當(dāng)前城市環(huán)境治理工作的重要部分,可為后續(xù)水資源凈化等工作提供決策建議,其中高錳酸鉀法與重鉻酸鉀法是兩種常用方式,可有效檢測(cè)出污染水樣耗氧情況,為此各檢測(cè)單位應(yīng)積極選擇高精度儀器、制定質(zhì)量控制方案、提升檢測(cè)人員水平,提升檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性,為環(huán)境保護(hù)工作提供助力。

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