[发明专利]一种总磷与化学需氧量COD的联合比色测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，是一种联合测定总磷与化学需氧量的快速分析方法。

背景技术

总磷指的是以各种形态存在的含磷物质的总和，化学需氧量（COD) 是指水体中还原性物质所消耗的氧化剂的量，换算成氧的质量浓度，分别反应了水体富营养化的程度及还原性物质污染的程度，都是评价水质必须测定的指标。

总磷和COD的测定都需先对水样进行消解，然后进行比色测定。前者将总磷消解成正磷酸盐，后者将还原性物质消解成二氧化碳和水，该消解既是重点又是难点。目前，我国及其欧盟总磷测定的标准方法均采用过硫酸钾消解法和硝酸-高氯酸消解法（参见GB/T 11893-1989），COD测定的标准方法是重铬酸盐法和高锰酸盐法（参见GB/T 11914-89与GB11892-89）。这些标准方法均需高温、长时间，条件都较苛刻、操作繁琐、耗时耗能，局限了在线监测方面的应用。

现有国标中总磷的比色测定是磷酸根与显色剂形成络合物的吸光度与对应磷含量成正比，COD的比色测定则是氧化剂的吸光度与对应COD的量成反比。

同时，目前在水质监测中存在一个重大问题，就是总磷和COD的测定要分别采用不同的方法和试剂，单独检测，完成总磷和COD的两个指标的测定需要较多种类的试剂（至少10种以上）和较长的时间（至少需2小时以上）。因此，迫切需要发展一种总磷和COD的联合测定方法，以大幅度减少试剂种类，缩短测定时间。

近年来，基于金属离子催化剂和过氧化氢的Fenton试剂在环境方面的应用越来越广泛，其原理是在酸性介质中，金属离子催化剂催化过氧化氢（H₂O₂）快速产生羟基自由基，具有很高的氧化能力，已应用于废水、污水中有机物的常温、快速消解。但Fenton试剂用于总磷与COD的测定还未见报道。

发明内容

鉴于此，为了克服现有总磷与COD的测定耗时长并需高温等不足，提出一种总磷与化学需氧量的联合比色测定方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于Fenton试剂消解的总磷与化学需氧量的联合比色测定方法。所述方法是在酸性介质中共用金属离子催化剂与H₂O₂为作为消解体系，进行总磷与化学需氧量COD的联合测定：

对于总磷的测定是在酸性介质中先加入金属离子催化剂以及H₂O₂溶液，消解水样，再加入孔雀绿-钼酸铵显色剂，测定有色络合物的吸光度来实现总磷的测定。

对于COD的测定是在水样中先加入孔雀绿溶液，再在酸性介质中先加入金属离子催化剂以及H₂O₂溶液，消解水样与孔雀绿的混合溶液，一定时间内孔雀绿的剩余量与COD成正比，通过测定孔雀绿的吸光度来实现COD的测定。

该方法中最重要的是具有相同的消解体系，该消解体系由金属离子催化剂和过氧化氢(H₂O₂)组成。在酸性介质下，金属离子催化剂催化H₂O₂分解出羟基自由基，进行消解，该消解体系具有极强的氧化能力。

H₂O₂是消解体系的重要组分，其浓度是确定体系氧化能力的一个重要因素。过氧化氢浓度越高，消解率越高；但浓度太高，则会出现过氧化氢与最初产生的羟基自由基作用，使得羟基自由基减少，不利于消解。因此本方法中适宜的过氧化氢浓度范围为5～50mM。

金属离子催化剂是指具有还原性的，并且具有稳定性的一类物质，包括Fe²⁺，Mn²⁺等，金属离子的浓度也是决定体系氧化能力的因素之一，它的浓度越大，氧化能力越强，由于Fe²⁺是羟基自由基的捕捉剂，若浓度太高，多余的Fe²⁺也会和羟基自由基反应，使得羟基自由基减少，不利于消解，因此本方法中适宜的Fe²⁺的浓度范围为0.05～20mM。

酸性介质包括所有具有非还原性的无机酸，如H₂SO₄、HNO₃等。介质的pH值决定了羟基自由基的产生速率，若pH值较低，不利于羟基自由基的产生，但pH值较高，又将抑制双氧水的分解，甚至在碱性条件下双氧水还产生自分解现象，都对羟基自由基的产生不利，因此本方法中适宜的PH值范围是2～5。