恒電流庫侖滴定法是一種建立在電解基礎上的分析方法。其原理為在試液中加入適當物質,以一定強度的恒定電流進行電解,使之在工作電極(陽極或陰極)上電解產生一種試劑(稱滴定劑),該試劑與被測物質進行定量反應,反應終點可通過電化學等方法指示。依據電解消耗的電量和法拉第電解定律可計算被測物質的含量。法拉第電解定律的數學表達式為:
式中:W——電極反應物的質量(8);
I——電解電流(A);
t——電解時間(s);
96500——法拉第常數(C);
M——電極反應物的摩爾質量(8);
n——每克分子反應物的電子轉移數。
庫侖式COD測定儀的工作原理示于圖2—36。由庫侖滴定池、電路系統和電磁攪拌器等組成。庫侖池由工作電極對、指示電極對及電解液組成,其中,工作電極對為雙鉑片工作陰極和鉑絲輔助陽極(置于充3m01幾H2SOd,底部具有液絡部的玻璃管
內),用于電解產生滴定劑;指示電極底部具有液絡部的玻璃管中),以其電位的變化指示庫侖滴定終點。電解液為10.2m01/L硫酸、重鉻酸鉀和硫酸鐵混合液。電路系統由終點微分電路、電解電流變換電路、頻率變換積分電路、數字顯示邏輯運算電路等組成,用于控制庫侖滴定終點,變換和顯示電解電流,將電解電流進行頻率轉換、積分,并根據電解定律進行邏輯運算,直接顯示水樣的COD值。
使用庫侖式COD測定儀測定水樣COD值的要點是:在空白溶液(蒸餾水加硫酸)和樣品溶液(水樣加硫酸)中加入同量的重鉻酸鉀溶液,分別進行回流消解15分鐘,冷卻后各加入等量的、硫酸鐵溶液,于攪拌狀態下進行庫侖電解滴定,即Fe"在工作陰極上還原為Fe"(滴定劑)去滴定(還原)CrzOv2—。庫侖滴定空白溶液中CrzOv"得到的結果為加入重鉻酸鉀的總氧化量(以O 2
計);庫侖滴定樣品溶液中CrzO v"得到的結果為剩余重鉻酸鉀的氧化量(以02計)。設前者需電解時間為‘o,后者需‘,則據法拉第電解定律可得:
式中:1r——被測物質的重量,即水樣消耗的重鉻酸鉀相當于氧的克數;
I=—電解電流;
M——氧的分子量(32);
n——氧的得失電子數(4);
96500——法拉第常數。
設水樣coD值為c5(mg兒);水樣體積為v(mL),則1y·c2,代入上式,經整理后得:
本方法簡便、快速、試劑用量少,不需標定滴定溶液,尤其適合于工業廢水的控制分析。當用3mI‘o.05mol兒重鉻酸鉀溶液進行標定值測定時,zui低檢出濃度為3m8入;測定上限為100m8/L。但是,只有嚴格控制消解條件一致和注意經常清洗電極,防止沾污,才能獲得較好的重現性。