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COD的定义以及测定原理方法

化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，简称 COD）是水环境监测和废水处理中一项关键指标，用于衡量水体中可被化学氧化剂氧化的有机物和部分无机物的总量。它反映了水体受有机物污染的程度，是评估水质污染和污水处理效果的重要参数。

一、COD的核心定义

基本概念

COD表示在一定条件下（如强酸、加热或催化剂存在），水样中能被重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）等强氧化剂氧化的所有物质的量，以氧的毫克数（mg）与水样体积（升，L）的比值表示，单位为 mg/L。

氧化对象：包括有机物（如糖类、脂肪、蛋白质、合成有机物等）和部分无机还原性物质（如硫化物、亚硝酸盐、亚铁盐等）。

不氧化物质：氨氮、碳酸盐、硝酸盐等不易被化学氧化的物质通常不计入COD。

与BOD的区别

BOD（生化需氧量）：仅反映水中可被微生物降解的有机物的含量，需5天培养（BOD₅）才能测定。

COD：通过化学氧化快速测定所有可氧化物质，结果更全面且耗时短（通常2小时完成），但无法区分有机物是否可生物降解。

二、COD的测定原理与方法

1. 经典方法：重铬酸钾法（国标法）

原理：

在强酸性溶液中，加入过量重铬酸钾作为氧化剂，加热回流2小时，使有机物完全氧化。剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁铵滴定，根据消耗量计算COD值。

反应式（以葡萄糖为例）：

C6H12O6+6K2Cr2O7+14H2SO4→6CO2+6Cr2(SO4)3+7K2SO4+14H2O

步骤：

取水样，加入重铬酸钾溶液和硫酸-硫酸银催化剂。

加热回流2小时，冷却后加入指示剂（如试亚铁灵）。

用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余重铬酸钾，至溶液颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色。

计算COD值：

COD (mg/L)= V(V 0 −V 1 )×C×8×1000

（$V_0$：空白实验消耗滴定液体积；$V_1$：水样消耗体积；$C$：滴定液浓度；$V$：水样体积）

2. 快速方法：快速消解分光光度法

原理：

在密封消解管中加入水样、重铬酸钾和硫酸，高温消解15-30分钟，有机物氧化后溶液颜色变深。通过分光光度计测定特定波长（如600 nm）下的吸光度，与标准曲线对比得出COD值。

优点：操作简便、耗时短、适合批量检测。

三、COD的环境意义与应用

水质污染评估

高COD值：表明水体中有机物或还原性物质含量高，易导致水体富营养化（促进藻类繁殖）、缺氧（微生物分解有机物消耗溶解氧）和毒害效应（部分有机物有毒）。

标准限值：不同用途水体对COD有严格限制（如中国《地表水环境质量标准》规定Ⅲ类水COD≤20 mg/L）。

污水处理效果监测

工业废水处理：通过测定进水与出水的COD差值，评估处理工艺（如活性污泥法、膜生物反应器）的效率。

污泥活性判断：COD去除率低可能提示污泥老化或中毒。

环境管理与执法

COD是环保部门监管企业排污的核心指标之一，超标排放可能面临处罚。

结合BOD、总氮（TN）、总磷（TP）等指标，可全面分析水体污染来源（如生活污水、农业面源污染、工业废水）。

四、COD测定的局限性

干扰物质影响

氯离子（Cl⁻）会与重铬酸钾反应，导致结果偏高，需加入硫酸汞掩蔽。

悬浮物（SS）可能吸附氧化剂，影响测定准确性，需预先过滤或消解。

无法区分有机物类型

COD仅反映总量，无法区分易降解（如乙酸）和难降解有机物（如多环芳烃），需结合其他指标（如BOD/COD比值）评估可生化性。

化学氧化剂的局限性

重铬酸钾无法完全氧化某些顽固有机物（如吡啶、苯），可能导致结果偏低。

五、实际案例

案例1：某化工废水处理

进水COD为2000 mg/L，经生化处理后降至100 mg/L，去除率达95%，表明处理工艺有效。

案例2：河流黑臭现象

某河道COD长期超标（达50 mg/L），伴随溶解氧（DO）低于2 mg/L，导致鱼虾死亡，需通过截污、清淤等措施治理。

总结

化学需氧量（COD）是衡量水体有机污染的“综合指标”，其测定方法简单快速，结果可靠，广泛应用于环境监测、污水处理和工业排放管理。但需注意其局限性，结合其他指标（如BOD、TN、TP）才能全面评估水质状况。

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