工业废水的化学分析法

工业废水的化学分析法（共11篇）

工业废水的化学分析法 篇1

化工生产是工业经济重要构成, 生产规模扩大化带动了地方经济增长, 同时化工生产造成的污染问题更加严重。基于可持续发展观指导下, 引导企业建立科学的污水处理系统, 成为生产环节中不可缺少的一部分。环境监测站是水资源控制的主要机构, 其在企业生产期间需做好废水处理与测定工作, 灵活应用各类监测方式提升水处理效果, 促进化工业生态化发展趋势。

1 化工废水的危害性

国民经济快速发展趋势下, 国内化工生产项目不断增多, 由此引起的各种废水污染问题更加严重。其中, 水污染是工业化生产的必然产物, 破坏了水生态系统均衡性与稳定性, 大大增加了给水资源使用的风险系数。面对日趋扩大的工业化规模, 废水排放量增长是不可避免的趋势, 以新技术处理废水污染问题, 能够实现水质净化与循环利用。同时, 为了避免水污染造成的不利影响, 环境监测站要督促化工企业及时采取有效措施治理化工废水, 确保达标排放。

2 化学需氧量测定的意义

化学需氧量 (COD) 是指在强酸并加热条件下, 用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量, 以氧的mg/L来表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。在河流污染和工业废水性质的研究以及污水处理厂的运行管理中, 它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数。

(1) 净化功能。水资源是人类长期生存与发展的保障, 水污染严重威胁了人类健康, 对产业经营发展也造成了不利影响。为了改变过去给水处理模式存在的不足, 环境监测站要以生态化准则为指导, 构建全新的给水处理工艺平台, 灵活应用生态化技术净化水源。COD测定可以对现有给水处理工艺进行优化改造, 引进国内外新技术模式, 把优质水源引入到人居生活之中, 共创社会主义和谐社会。

(2) 安全功能。我国工业经济发展造成水污染加重, 不仅破坏了生态系统的均衡性, 也导致各类水资源利用发生污染问题。其中, 给水过程中水源污染率持续上升, 增加了污水治理成本投入及技术难度, 不利于区域供输水作业的一体化建设。针对传统给水方案存在的不足, COD测定可构建切实可行的化工废水处理方案, 为化工生产企业构建“安全、优质”的废水处理平台。

3 化工废水中化学需氧量的测定方法

在化工企业经济快速发展背景下, 我国对化工废水处理问题给予普遍关注。结合净化试剂、净化技术及其装置应用情况, 参照COD测定及分析结果, 对废水处理工艺进行优化调整, 实现了水资源循环利用与生态化建设。环境监测站可灵活应用COD测定方法, 对废水污染情况进行综合分析, 掌握符合水质处理的可行性方式。笔者认为, 常用化工废水COD测定方法及操作如下:

(1) 重铬酸钾法。该方法氧化率高, 再现性好, 准确可靠, 成为国际社会普遍公认的经典标准方法。其测定原理为:在强酸性溶液中, 以重铬酸钾为氧化剂, 硫酸银为催化剂, 硫酸汞为氯离子的掩蔽剂, 消解反应液硫酸酸度为9mol/L, 加热使消解反应液沸腾, 148℃±2℃的沸点温度为消解温度。以水冷却回流2h, 消解液自然冷却后, 以试亚铁灵为指示剂, 硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾, 根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量计算水样的COD值。

(2) 分光光度法。COD测定是为了分析水污染处理开展的测试活动, 可指导化工废水净化处理应用。分光光度法以经典标准方法为基础, 重铬酸钾氧化有机物物质, 六价铬生成三价铬, 通过六价铬或三价铬的吸光度值与水样COD值建立的关系, 来测定水样COD值。采用上述原理, 国外最主要代表方法是美国环保局EPA.Method 0410.4《自动手动比色法》、美国材料与试验协会ASTM:D1252-2000《水的化学需氧量的测定方法B-密封消解分光光度法》。

(3) 快速消解法。本方法快速、简便、易携带。因此在处理突发性事故时采用此方法可以更快的了解水质污染情况。从而提高了水资源的净化率, 保障人居生活中的安全用水机制。快速消解法主要有两种方法: (1) 提高消解反应体系中氧化剂浓度, 增加硫酸酸度, 提高反应温度; (2) 增加助催化剂等条件来提高反应速度的方法。

4 基于COD测定的化工废水处理方式

废水污染破坏了水质生态环境, 采用新方式处理废水以实现二次利用, 可进一步提升水资源利用率。结合COD测定与分析, 可倡导净化试剂在废水处理中的作用, 提出符合化工业可持续发展需求的污水处理方式。具体措施包括:

(1) 管理方面。现阶段, 由于生产管理体系缺失, 废水有害物质控制成效不显著, 导致成品质量标准达不到预定要求, 影响了废水处理工艺的有序进行。利用COD测定净化技术参与废水处理, 可减少水中有害物质, 进一步提升废水处理效果。结合COD测定工作模式, 以“精益管理”为思想引导, 不断优化现有的生产管理体制, 减少有害物质对水质造成的不利影响。

(2) 净化。由于生产工艺环节失误, 废水处理工艺阶段出现了多种质量问题, 影响了水质净化效率。从可持续发展角度考虑, 化工企业要建立相对完善的管理体系。超滤技术在国内给水处理阶段得到推广使用, 成为水质测定与净化处理的新方式, 为水中总氧测定及处理提供科技支撑。为了避免含氧量超标引起的水质污染问题, 给水处理中要引入超滤装置及工艺技术, 为地区供输水调控建立净化模式, 灵活应用超滤技术及总氧测定技术, 掌握最新的水质污染情况, 为净化处理工作提供真实的指导依据。

5 结论

总之, 随着工业经济快速发展, 我国化工业污水处理工作普及化进行, 选用COD测定技术可实现资源净化处理应用。此外, 净化试剂具有的绿化作用日趋凸显, 根据物理化学原理对废水进行处理具有可行性。净化试剂是一种很好的吸附剂, 可以用于废水中有害物质的吸附与清除处理, 进一步优化废水质量标准。本次研究发现, 净化试剂配合化学需氧量测试等方案中, 也能为废水处理提供科学的指导, 确保废水得到二次循环利用, 实现了水资源调配的可持续发展, 为未来水资源净化处理给予多方面技术引导。

参考文献

[1]朱丽霞.用气相色谱法测定工业冷却废水中微量甲醇、乙醇、丙酮、醋酸甲酯、醋酸乙烯的含量[J].福建环境, 2002 (04) .

[2]谢勇, 刘晓宇.气相色谱法测定饮料中乙醇含量[J].分析测试技术与仪器, 2002 (01) .

[3]郎咸明, 吴昊, 孟菊英, 梁合成, 徐庆先.炉渣吸附法处理硝基废水的研究[J].环境保护科学, 2001 (03) .

[4]张金艳, 叶非.新型无溶剂样品制备方法——固相微萃取法[J].理化检验 (化学分册) , 2001 (05) .

[5]吴向阳, 仰榴青.粉煤灰在污水处理中的应用[J].江苏理工大学学报 (自然科学版) , 2000 (04) .

工业废水的化学分析法 篇2

势展望

中华人民共和国工业和信息化部

2012年，石油和化学工业经济运行基本保持平稳，但是受产能过剩、财务成本高企、出口不顺等因素影响，全行业整体效益呈现下滑。2013年全行业要继续贯彻落实十八大和中央经济工作会议精神，坚持稳中求进，积极推进产业结构调整，深入实施创新驱动发展，全面促进生态文明建设，提高经济运行质量和效益，保持全行业平稳健康发展。

一、2012年行业运行情况分析

（一）经济运行克服下行压力，逐步企稳回升。2012年，石油和化学工业增加值同比增长（下同）8.29%，其中化工增长12.1%；全行业规模以上企业累计实现主营业务收入11.85万亿元，增长10.9%，其中化工为7.08万亿元，增长12.7%；从业人数680万，增长3.1%。

行业经济运行呈现明显企稳回升态势，据石化联合会统计，2012年前7个月，行业总产值增速持续回落，7月份达最低增速4.2%，8月份以后逐月加快，11月份同比增幅达16.1%；从产值分季度看，一季度增长16.1%，二季度增长

9.5%，三季度增长7.4%，四季度为15.3%。

（二）主要产品产量保持增长，部分产品售价降幅较大。2012年，主要化学品总产量达4.59亿吨，同比增长8.0%。大部分产品增长平稳，农化产品产量增长较快，对保障国家粮食安全发挥了积极作用。全年原油产量2.07亿吨，增长

1.9%；天然气产量1067.1亿立方米，增长6.7%；原油加工量4.68亿吨，增长

3.7%；成品油加工量2.82亿吨，增长5.5%；乙烯产量1486.8万吨，增长-

2.5%；甲醇产量2640.3万吨，增长15.1%；农药（折100%）、化肥产量（折纯）分别达到354.9万吨和7432.4万吨，同比分别增长19.0%、10.9%，从全年价格走势看，涨势呈现趋缓态势，但缓中趋稳。进入第4季度后，价格有走暖迹象，但一些大宗品种如基础无机原料、有机化工原料、合成树脂等市场均价格降幅仍较大，纯碱、电石、甲醇、PVC、磷肥等产品价格长期在历史低位徘徊。

（三）产业结构和区域结构进一步优化。2012年，合成材料和有机化学原料制造业产值占化工行业比重分别达到18.2%和16.3%，同比提高1.6和1.1个百分点；全钢子午胎产量超过7000万条，子午化率达到87.4%，提高0.3个百分点；离子膜烧碱占烧碱产量比重85.1%，提高4个百分点。

2012年，东、中、西部产值分别增长11.7%、11.8%、14.4%，中西部地区增长较快，其中宁夏、广西和内蒙产值增速分别达到62%、31.1%和20%；中西部地区产值占比继续上升，达38.4%，同比提高0.3个百分点。

（四）投资保持较快增长，企业效益明显下滑。据石化联合会统计，2012年，全行业完成固定资产投资1.76万亿元，增长23.1%，增速高出全国2.5个百分点，与2011年基本持平。其中：技术密集型行业投资大幅增长，合成材料投资增长54.5%，有机化学原料增长60.1%，均远高于化工行业27.9%的投资平均增幅；民营投资增速加快，增幅达46.3%，占全行业比重为25.4%，分别比上年提高17个和4个百分点。

2012年全行业实现利润总额7980亿元，同比下降0.7%，其中化工为3848.9亿元，同比下降4%。从行业效益分季度看，一季度同比下降15.0%，二季度降幅15.8%，三季度收窄至5.5%，四季度实现正增长25.6%。其中，炼油行业盈利3.6亿元，12月份当月盈利，扭转连续16个月亏损局面；合成纤维单体亏损5.3亿元，去年同期盈利124.2亿元；磷肥行业利润下降25%，合成材料制造下降25.4%，信息化学品制造下降86.9%。

（五）对外贸易逆差扩大，对外依存度进一步提高。据海关统计，2012年全行业实现进出口总额6375.94亿美元，增长5.1%，占全国进出口贸易的16.5%。其中进口总额4640.1亿美元，增长6.7%；出口总额1735.9亿美元，增长0.8%；累计逆差2904.2亿美元，同比扩大10.6%。

进口产品中，仍以油气、化学矿为主，油气对外依存度进一步提高。2012年，进口原油2.71亿吨，同比增长7.3%，对外依存度为56.4 %，同比提高1.3个百分点；进口天然气407.7亿立方米，增长29.9%，对外依存度 26.2%，提高

4.2个百分点；进口化学矿1228.9万吨，增长14.9%。

出口产品中，橡胶制品占比最大，占全行业出口总额的25.3%。橡胶制品出口金额438.7亿美元，同比增长7.2%，化肥出口1814.1万吨（实物量），下降

3.3%。

（六）行业运行存在的主要问题。2012年，行业经济运行虽然实现了平稳增长，但是增速下滑，行业主营业务成本增长高于主营业务收入增长1.8个百分点，财务费用同比增长40.8%，成本居高不下，经济效益降幅很大。究其原因，主要是经济下行压力加大，内外需减弱；自主创新能力不强，缺乏新的投资增长点；过剩行业仍在扩大产能，同质化产品市场竞争激烈等。据专业协会统计，到2012年底，我国尿素产能过剩约1800万吨；磷肥(折纯)产能超过国内需求1000多万吨；氯碱行业全年装置利用率约70%，聚氯乙烯装置利用率约60%；甲醇装置开工率约50%；电石行业新增产能约400万吨，远超过全年淘汰127万吨产能，装置利用率约76%。

二、2013年形势展望

2013年国际经济形势依然复杂多变，世界经济低速增长态势仍将持续，而国内市场潜力巨大，社会生产力基础雄厚，经济社会发展基本面长期趋好有利条件没有变。中央经济工作会议提出了2013年要加强和改善宏观调控，促进经济持续健康发展等六项任务，并强调要继续把握好稳中求进的工作总基调，坚持扩大内需，抓好“三农”工作，推动城乡一体化发展，实施国家创新战略，加大结构调整力度，着力保障和改善民生，发挥投资对经济增长的关键作用，全面深化改革，提升开放型经济水平。

预计2013年，国内消费市场总体保持平稳增长，能源和主要大宗化工产品市场需求将有所加快，传统产业的技术改造和升级以及战略性新兴产业的投入将继续加大，全行业投资仍将保持较快增速。总体判断，2013年石油和化工行业经济运行总体将保持平稳，回升势头将进一步巩固，上半年依然有下行压力，下半年“稳中趋好”。

三、2013年重点工作

2013年石化化工行业管理工作要全面贯彻落实党的十八大和中央经济工作会议精神，以科学发展观为指导，以转变经济发展方式为主线，通过规划、政策和标准等措施，引导行业创新驱动、调整结构、节能减排、淘汰落后、化解产能过剩，做好化学品的源头管理和制度建设，提高经济运行质量和效益，促进行业转型升级，推动石化化工行业绿色、低碳和全面可持续发展。

（一）加强规划指导，做好技术改造工作。继续贯彻落实《石化和化学工业“十二五”发展规划》，并着手开展规划中期评估。根据“十二五”行业发展规划及新形势变化，研究制订企业技术改造重点、方向及领域，鼓励企业实施提升

质量、科技创新、节能减排、安全生产、两化融合等方面的技术改造，化解一批过剩产能。

（二）推动制度建设，强化行业准入管理。推进实施全球化学品统一分类和标签制度（GHS），完善化学品的危险性公示制度。开展绿色轮胎标识制度建设，提升轮胎行业管理水平和产品档次。进一步落实铬化合物生产建设许可管理制度，加强事前、事中管理，从源头防治铬渣污染。完善农药生产许可管理制度，提高农药行业集中度，进一步提升高效、低毒、低残留农药的比例。规范化工园区建设条件，提升化工园区在促进化工产业集聚、集约、环境友好发展方面的主体作用。

（三）做好大气污染防治工作，推动行业可持续发展。加强行业标准制修订工作，并通过市场准入标准规范企业行为，提高产品质量、技术、能耗及环保等准入标准，规范企业投资和经营行为，淘汰一批落后产能。按照国家大气污染防治工作总体安排，加强行业准入，推行清洁生产工艺，强化源头和过程管理，减少“三废”和二氧化碳排放，积极倡导和推进责任关怀，推动行业绿色、低碳发展。

（四）加强农化保障，确保化肥农药供给。加强对化肥、农药行业生产经营情况的监测，结合农业生产实际，稳定生产，保障供应。积极帮助企业落实好生产和经营所需外部条件。积极研究化肥储备制度，改善储备结构，推动建立以生产企业为主的储备机制。加快推进合成氨、磷铵行业准入条件的实施，化解产能过剩的矛盾，促进氮肥、磷肥行业健康发展。

（五）实施科技创新战略，推动化工新材料发展。制订并发布《关于促进碳纤维产业健康发展的指导意见》、《氟化工产业政策》以及支持膜材料发展的相关政策。通过政策扶持和引导，推动一批化工新材料企业进一步提高产品质量和档次，提升国际竞争力。

结合工业生产的化学实验综合题 篇3

［问题的由来］

结合工业生产的化学实验综合考查题是每年高考中必考的题型，它能很好地体现化学科学与STSE的联系。以与化学有关学科领域相结合作背景，考查学生的化学素养、化学知识和解决实际化学问题的能力，是高考试题的主要命题思想之一，为此，笔者创作了此习题。

［问题］

最近我国在磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术方面获得重大突破，利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵。其生产流程如下：

回答下列问题

(1)操作a的名称是__________，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有_________________。操作b的名称是______________。

（2）反应Ⅱ的生成物是两种酸式盐的混合物，写出该反应的化学方程式： _________________。

若在实验室中进行此反应，可用的装置是_______（填编号）

(3)化验室要测定干燥固体A中二水硬石膏的含量（杂质不含结晶水）

实验中样品应放在________（仪器名称）中加热，为了得到正确的实验结果，实验中至少称量____次（填数字）。

如果实验前取m g样品，实验后固体物质的质量为n g，则样品中二水硬石膏的质量分数量是（用含m、n的关系式表示）__________________。

某次测定的结果明显偏低，可能的原因是___（填编号）

a．加热温度过高，CaSO4发生了分解反应；

b．石膏的热导率很低，加热时间不够；

c．样品中有挥发性杂质；

（4）SO2转化为SO3是在接触室（如右图）里进行的，中部是一个热交换器，它是用导热性能良好的管状材料（如铜管）制成。温度低的气体A从管外流过，上层催化剂反应后的热气体从管内流过，通过导热材料进行气体与气体的热交换。实验室里有很多实验也需要热交换（除直接加热），如在进行气、气热交换时，通常使用_______（填仪器名称，下同）；气、液热交换时，通常使用_________；举一例有液、液热交换的化学实验___________（填实验名称）。

［问题解析］

磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥的工艺是: 磷矿经破碎后与硫酸加入萃取槽中进行化学反应：

磷石膏经烘干脱水成半水石膏，与焦炭、粘土等辅助材料粉磨均化成生料，加入回转窑内，反应式为：

所以：

（1）操作a的名称是过滤，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。操作b实现的是将可溶性的磷铵化肥从溶液中结晶析出，则操作b的名称是浓缩、冷却、结晶。

氨气是极易溶于水的气体，将氨气溶解于水或酸时，其装置一定要有防止倒吸的功能。所以可用的装置是C、D。

（3）该小题考查定量实验（重量法）的基本操作，与实验室测定硫酸铜晶体中结晶水的含量相似，样品应放在坩埚中加热，实验中称量干燥的坩埚一次、称量坩埚加样品一次、加热后移入干燥器中冷却，待冷却到室温时再称量一次、最后再恒重称量至少一次。所以至少称量4次。

热物质和冷物质可以是气体和气体，如（人教版）实验室制乙酸乙酯实验中玻璃导管的作用，热物质是热的乙酸乙酯气体，冷物质是常温下的空气；也可以是气体和液体，如做蒸馏实验时冷凝管的作用，热物质是通入冷凝管中的热气体，冷物质是通入的冷却水；还可以是液体和液体，如实验室制取硝基苯时水浴加热的原理，热物质是水浴，冷物质是试管或烧瓶中物质。

［问题拓展］

本题提供的背景可考查其它化学实验基本操作的内容。如：

用气体吸收法测定磷铵化肥的成份，见问题拓展1。

用滴定法测定硫酸的物质的量浓度，问题拓展略。

问题拓展1

为了测定固体磷铵化肥铵态氮的百分含量，实验室用下列实验装置进行实验：

在A中加入m g磷铵样品，关闭止水夹，向A中加入浓NaOH溶液，反应前后C中浓硫酸增重n g，回答下列问题：

（1）B中应加入_________（填物质名称），其作用是_________________________。D的作用是_________________________________。

（2）反应停止后打开止水夹，向反应装置中鼓入一定量的空气，其作用是：________________。

（3）该磷铵化肥中铵态氮的质量分数是______（用含m、n的关系式表示）

拓展题解答：

（1）定量实验中一个重要问题是精度控制，用吸收法测定生成气态氨的质量，要排除可能存在的各种干扰。本实验中，用湿法制氨气，气体中必定有一定量的水蒸气，也要防止空气中的水蒸气进入体系，影响实验结果，除去氨气中水蒸气的固体物质常见的有碱石灰等，其作用是吸收氨气中水蒸气，防止引起实验误差。D的作用是防止空气进入C中，引起实验误差。

（2）反应停止后，A和B中将残留一定量的氨气而未被C中浓硫酸吸收，也是引起实验误差的原因之一。所以反应停止后鼓入空气，可以确保氨气被完全吸收，提高实验的精确度。

（3）计算磷铵中铵态氮的质量分数，可以用以下关系计算：

［使用记录］

此题曾于2007年5月校高考摸拟考试时使用，186名同学参加考试，得分率为64%，其中第四小题由于题目新颖，内容偏冷，同学们不能联系已学过的化学知识，不少学生无从下手，得分率并不理想。

［教育价值］

我们选取某些工业生产过程作为试题背景，用以考查学生对间接经验的理解和应用水平，是一种联系实际的考查方法，贯彻了课程标准有关的课程定位和课程目标思想。

中学化学实验基本操作，特别是定量实验方法，源于科学研究，服务于生产实际。掌握化学实验基本方法，是社会的需要，也是学生终身发展的需要。

参考文献：

[1]山东鲁北化工股份有限公司．磷石膏制硫酸联产水泥．

http://www.xbsn.com/technology/ShowArticle.asp?ArticleID=9938

[2]上海市教育委员会．上海市中学化学课程标准．第2版［M］.上海：上海教育出版社，2004.10．

[3]刘长军．2007年新课程化学高考改革方向的研究[J]．化学教学，2007，（4）：61-65.

分析电化学在废水处理中的应用 篇4

关键词：废水,废水处理,电化学,应用

电化学在日常生活中应用的比较广泛, 所谓电化学, 顾名思义就是无需添加化学药品, 在保证环境不遭受第二次的破坏的前提下, 使用电解来进行污水的处理办法, 被称为清洁的处理工艺。它具有以下的一些优点:对环境的污染小、设备占用面积小、处理效率比较高, 并且具有很高的灵活性。当前这种方法, 已广泛应用于电镀、化工废水、染料废水、造纸废水、皮革、生物制药废水治理。

1 电化学处理技术

电化学主要研究的是化学能和电能相互装换的一门学科, 属于物理化学的范畴, 当前是国家的一项支柱性行业, 主要应用到环境监测、清洁生产、环境污染处理、清洁能源等方面。

电化学处理技术主要有以下几种方法:

1.1 电化学氧化法

电化学氧化法就是指利用具有催化作用的电极来进行氧化从而去除水中包含的污染物。电化学氧化法根据机理不同, 可以有效的分为直接氧化法和间接氧化法。

1.1.1 直接氧化法

直接电氧化使将污水中存在的有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质, 能够存在于水中的一种方法, 主要采用的是阳极氧化。直接氧化法根据氧化物质的氧化程度不同, 还可以将其分为两种: (1) 电化学转化, 这种就是氧化物没有进行完全氧化, 在废水处理中可以将原本有毒的物质转化成没有毒的, 然后再进行下一步的处理; (2) 电化学燃烧, 就是讲氧化物质彻底转化成无机物。在进行污水处理的时候采用这种方法可以有效的将原本水中的有机物转化为二氧化碳。

根据大量研究选择什么样的氧化方法主要是取决于电极表面的性质, 所以在采用直接氧化方法的时候要注意对电极的控制。

1.1.2 间接氧化方法

主要是利用电化学反应产生氧化剂, 然后再氧化物质。产生的氧化剂是属于中介体, 主要进行氧化物质以及电极的交换。一般为了使得电流效率符合氧化, 间接氧化法必须要符合下列一些要求:

氧化剂必须保证所产生的电位不能靠近氢以及氧所发生的电位;氧化剂所产生的速度一定要够大;如果在氧化剂和污染物发生反应时, 速度必须要大于其他的竞争速度。

近年来, 利用氧气与阴极产生H2O2, 同时利用阳极产生有机物的这种氧化方法收到了很大的重视, 目前主要是应用到了含苯胺类废水的处理。

1.2 电絮凝法

电絮凝法主要是利用直流电, 在直流电的作用下对废水进行处理, 将原本不溶于水的铁或铝, 在阳极的作用下, 使得其有效的失去电子后, 变为可以溶解在水中得铁离子以及铝离子。并且在进行电解过程中, 铁经水解后会形成氢氧化铁和氢氧化亚铁、氢氧化铝微絮体, 这三种物质对于污水中的污染物进行絮凝, 然后吸附污染物。同时在电解过程中, 阳极表面能够产生中间物, 这种物质对于污水也有处理的作用。在有效的使用电絮凝的方法以后, 可以对污染颗粒进行脱稳以及电泳等, 使得两极发生强氧化以及强还原, 将污水中的有害物质变为五毒的活着低毒的物质, 在进行下一步的生物处理。

1.3 电解气浮

所谓的电解气浮是和上述的电絮凝方法一样都需要在直流电的作用下进行, 电解废水, 通分别产生氧气和氢气等气体在阳极以及阴极上, 这些气体以微气泡形式存在, 能够对污水中的有毒物质进行粘附从而形成浮渣, 然后将污染物质从水中去除。

1.4 电沉积法

电沉积法, 这种方法主要是利用在电解溶液热中, 不同的金属的组成部分有着电势的差值, 利用这种差值, 使自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。采用电沉积这种方法一定要控制好电势, 这是采用这种方法的关键所在。

1.5 内电解法

内电解法主要是让废水形成原电池利用活性金属填料, 净化废水主要采用填料表面电化学反应和后絮凝作用的方法来进行。

2 电化学法在废水处理中的应用

2.1 处理高含盐有机废水

高含盐有机废水中除了含有有机污染物外, 还含有大量的无机盐。单纯的采用一般的处理方法, 不能达到污水处理的效果, 在这种废水中采用电化学法可以有效的将盐进行电解, 达到污水处理的效果。

2.2 处理重金属废水

采用电化学的方法可以有效的利用金属的特点来进行污水处理, 可以提高处理效率, 降低处理成本, 目前采用的方法有电絮凝、电沉积等方法。当然, 电化学还有其他一些应用, 在此就不一一列举了。

3 结语

电化学在污水处理方面有独特的优势, 主要是电化学反应具有比一般的化学反应更强的氧化和还原能力。所以应该投入更多的人力物力对于这方面进行研究, 有效的将污水处理的成本降低, 效率提高, 为改善环境做一个很好的铺垫。

参考文献

[1]尹红霞, 康天放, 张雁, 等.电化学催化氧化法降解水中甲基橙的研究[J].环境科学与技术, 2008, 31 (2) :88-9l.

工业废水的化学分析法 篇5

关键词：平衡氨含量；导数；隐函数；复合函数求导；函数的单调性

文章编号：1008-0546（2016）05-0076-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.030

一、问题的提出

氨是生产硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、尿素等化学肥料的主要原料，也是硝酸、燃料、炸药、医药、有机合成塑料、合成纤维、石油化学工业等的重要原料。因此，合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位。

氢和氮合成氨的反应如下：

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；ΔH=-92.4kJ·mol-1

此反应具有可逆、放热、体积缩小的特点。其平衡常数用分压表示为：

Kp=

由平衡移动原理可知，加压有利于平衡正移，提高平衡氨含量，考虑到反应速率，本反应还使用了催化剂，并适当提高反应温度至500℃左右。可是当参加反应的氢气、氮气的物质的量比值为多少时可获得最大的平衡氨含量呢？

二、数学求导思想的应用

在长期的高中教学实践中，每当有学生就此类问题问到我时，我只能找到已有的实验数据进行归纳总结，把最佳比值作为一个经验结论告诉学生。学生接受起来比较勉强，我自己对这样的教学效果也不满意，为此我向同事求教讨论，查阅了化工资料和高中及大学数学课本，进行研究和探讨，用严密的数学推理算出了最佳比值。

平衡氨含量是在一定的温度、压强和氢氮比等条件下，反应达到平衡时，氨在气体混合物中的物质的量分数。平衡氨含量即反应的理论最大产量，我们将这一实际的极值问题转化为数学中的函数问题，进而转化为求函数的极值问题。

设平衡后混合气体中含有N2、H2、NH3气体，平衡时体系总压为P，以上三种气体的物质的量分数分别用xN、x、x表示，

那么x+x+x=1①

由道尔顿分压定律：P（N2）=P·xN2②

PH2=P·xH2③

PNH3=P·xNH3④

令n=，则：xH=n·xN⑤

将⑤带入①，得到：xH+n·xN+x=1

整理得：xH=（1-x）⑥

将⑥代入⑤得xH=（1-x）⑦

将④、⑥、⑦代入平衡常数表达式：Kp=

=

=

=

将上式变形得：Kp·P 2·=⑧

由⑧可看出影响平衡时氨含量x2NH3大小的因素有三个：平衡体系总压P，平衡常数KP（与温度有关），n值（即氢氮比），也可把⑧式看作xNH3=f（n）的一个隐函数，此时问题就转化为：当n取何值时xNH3最大？导数是研究函数最大（小）值问题的最一般、最有效工具。普通高中课程标准实验教科书《数学选修2-2》第一章，第4节针对这类优化问题举出了很多解决范例。

同样，对于⑧式，当=0时，x可取得极大值，由复合函数求导法则Ⅰ和导数运算法则Ⅱ对⑧两端分别对n求导：

Kp·P 2·=·

Kp·P 2·

=·

=·⑨

观察⑨式右边，分子不可能为零（∵0

故若要=0，必然要求=0

即3n2（n+1）4-4（n+1）3·n3=0

3（n+1）=4n

n=3

即=时，x可取最大值。

又因为H2、N2达平衡过程中的变化量之比也为3∶1，则有效投料为3∶1时，平衡混合物中氨的物质的量分数最大。

对⑨式也有稍简便的处理：观察⑨式左边可知，当x∈（0，1）时，为一取值大于零的单调递增函数，则在相应定义域上也为单调递增函数Ⅲ。

故：当取极大值时，取极大值，那么x也同时取到最大值。

令：=0，即=0

3n（n+1）-4（n+1）·n=0

3（n+1）=4n

n=3

两种证法均是用求导数的方法解决了合成氨中的投料优化问题，即H2、N2的有效投料为3∶1时，平衡混合物中氨的物质的量分数最大。

参考文献

[1] 崔恩选主编.化学工艺学（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2000

[2] 课程教材研究所著.数学（高中）选修2-2[M]. 北京：人民教育出版社，2011

工业废水的化学分析法 篇6

20世纪以来,随着石油化学工业飞速发展,化学品的种类越来越丰富,极大地方便了人们的生产。与此同时,由石油化学工业引发的重大、特大恶性事故不断发生,给人们的生命财产、健康安全和生存环境带来了巨大的损失或破坏,造成了极其恶劣的后果。

石油化学工业产生事故的原因是多方面的。每一次事故都可以从人的不安全行为、物的不安全状态以及管理缺陷等方面加以分析[2]。除此之外,从宏观管理角度上分析,一个重要的原因,就是石油化学工业设施规划不当或其周围土地使用安全规划不当[3],所以一旦发生重大火灾、爆炸、毒物泄漏等事件,不仅危及厂内而且波及厂外,造成巨大的人员伤亡、财产损失和环境破坏等严重的后果。

本文从安全规划的角度来分析典型石油化学工业事故,研究事故发生与安全规划与工厂布局方面等的关系,为石油化学工业安全规划提供依据。

2 基于安全规划的典型事故案例原因分析

本文选择国内外11个典型事故案例,主要从安全规划的角度来分析石油化学工业事故产生的原因,如表1所示。这些事故在规划方面的主要原因有:使用或储存的危险化学品数量、规模过大,与周边地区的安全距离不足、设施、装置之间安全距离不足以及危险设施布局不合理等,可以用图1所示的鱼刺图来表示。

2.1 危险品数量超过许可范围

现代石油化学工业生产规模的大型化导致了对原材料、燃料的需求量逐渐增加,中间产品和成品的生产量增加,贮存量也大大增加。当这些危险化学品的数量超过一定范围时,就成为重大危险源,潜在的危险性就大。

例如,英国弗里克斯保罗事件与该厂储存过多的危险性可燃物质有关[7]。该厂经过许可的危险物质储存量是32m3石脑油、6.8m3汽油,但该厂事故当时的储存量为1500m3环己烷、300m3石脑油、50m3甲苯、120m3苯、2046m3汽油,大大超出了允许储存的危险物质数量。危险物质储量大大超出许可范围是爆炸后造成连续10天大火的主要原因。

可见,石油化学工业企业有必要积极采取举措,控制危险化学品的运输量和储存量,严格限制生产中使用的原材料数量、产生的中间产物和最终产品的数量,使潜在的事故危害减小。这也是实现本质安全的一个重要环节。

2.2 危险设施与周边地区安全距离不足

近年来,随着城市规模的不断扩大,一些原来处在离城区较远、与周围单位、设施及居民区保持较大距离间隔的石油化学工业单位,周围的安全空间被逐渐侵占,一些部门和单位往往只顾眼前利益而忽视安全,这种现象致使危险设施与周边脆弱地区的安全距离越来越小。

例如重庆开县事故井场在选址时没有进行安全规划,在离气井500m的范围内有大量居民,例如罗家16号气井就在晓阳村村头,有的气井离村庄才几百米远,最近的只有几十米,并且在事故发生时,通信方式缺乏,井场附近的居民没有畅通的紧急疏散通道。

重庆天原化工总厂在建厂之初,厂区在主城区之外,附近并无太多居民;后来随着城市的发展,城区渐渐接近厂区,厂区四周也迅速开发许多居民小区和学校、商场,天原化工总厂所在的地方也渐渐变成了主城区。这些事故都说明,随着城市发展,危险设施周边地区逐渐成为市区,使得工业设施不符合安全距离要求,已留下了相当严重的事故隐患。

2.3 设施之间安全间距不够

在石油化学工业安全规划时,除了要考虑危险设施与周边地区的安全距离外,还要考虑危险设施之间的距离,使危险设施之间也要保持足够的安全距离。否则,由于某个设施产生事故,将会引起附近另一个设施的事故,产生多米诺骨牌效应,使事故不断升级、扩大。

设备间距不足的主要表现在:危险设施之间、生产设施与储存设施之间、危险源与生产车间、危险源与公共区之间的距离不足。

黄岛油库中各油罐间距较小,且储罐群与相邻港务局储油区紧密相连,实际储罐间距只有11.3m,远远小于安全防火规定间距33m。黄岛油库首先是5号混凝土罐爆炸起火,然后又点燃了与5号罐相距37m之外的另一座相同结构的4号罐,引起4号罐爆炸。炸飞的4号罐混凝土碎块将相邻30m处的1号、2号、3号金属罐顶部震裂,造成油气泄漏。5号罐的喷溅的油火又先后点燃了3、2、1号油罐的外泄油气,引起爆炸。

清水河特大事故中,仓库内化学危险品和食物仓库以及液化石油气储罐等设施一起存储;平仓作为爆炸物品库,则库间距离和对外的安全距离,以及库区外主要道路的距离均不符合规定;平仓作为危险化学品库,每座建筑的占地面积和防火墙间的占地面积均不符合规定。

北京东方化工厂,由于罐区间距较小,石脑油罐区燃烧爆炸,引起乙烯罐被烧烤出现塑性变形开裂而突沸爆炸(BLEVE)事故;吉林石化双苯厂发生火灾而引起的多次爆炸事故也与储罐间距较小有关。

危险设施之间安全距离不足是引起事故升级、扩大的原因之一,是事故多米诺效应的必备条件,因而石油化学工业在设计设施布局时,要充分考虑设施之间的安全距离,危险设施之间的布局要符合相关规定,防止多米诺效应的产生。

2.4 设施布局不合理

设施布局不合理的主要表现为:控制室、管理区布局不合理、危险化学品生产与储存布局不合理、可燃物与水源、消防用水供给、地形不合理、厂址与原材料供应地及最终用户的分布不合理等。

黄岛油库区生产布局不合理。黄岛面积仅5.33km2,却有黄岛油库和青岛港务局两家油库分布在面积不到1.5 km2的坡地上。黄岛油库老灌区5座油罐均建在半山坡上,输油生产区建在临近的山脚下。这种设计只考虑了利用自然高度差输油节省电力,而忽视了消防安全的要求,影响了对油罐的观察巡视,而且一旦发生爆炸火灾,使生产区遭到破坏。

深圳市清水河危险化学品仓库无视规划布局,对清水河仓库区的总体布局没有按照国家有关安全规定进行,擅自将原清水河的干杂仓库改作化学危险品仓库,且把不相容的危险品一起储存。

英国弗里克斯保罗事故中,厂区建筑物、设备的配置不良,该厂控制室、实验室、办公室等皆位于爆炸中心点的附近,且控制室是小木屋构造,而并非耐爆结构,造成爆炸区附近被完全摧毁,人员死伤严重。在死亡的28人中有18人就是死于控制室内。这些事故都说明,设施布局不合理是引起事故和造成人员伤亡的主要原因之一。

我国部分城市中原有工业设施和厂房选址不符合安全距离要求,已经留下了相当严重的事故隐患;另外新建、改建、扩建的建设工程项目缺乏科学的土地使用安全规划,这些问题都是重大工业设施土地使用规划中急需解决的问题。

3 结束语

这些事故表明,危险物质数量过大、安全距离不足、布局不合理、规划不当是造成石油化学工业事故伤亡人数多、事故影响大的一个重要原因。危险化学品数量过大是造成事故后果严重的直接原因;若与周边地区安全距离不足,则在发生事故时会对周边地区造成较大的影响,而危险设施之间安全距离不足和布局不合理是造成事故扩大、引起厂内事故后果的原因。

因而石油化学工业重大设施的规划选址十分重要。石油化学工业企业在建厂初期要充分考虑新厂的选址和周边地区的条件,使石油化学工业设施远离人口聚集地区;如果周围有脆弱目标,则在规划时一定要考虑采取必要的措施把敏感人口搬迁到安全地区,使石油化学工业设施和敏感地区之间保持足够的安全距离,以便在事故发生时可以及时疏散人群,减少人员伤亡和财产损失。

工业废水的化学分析法 篇7

工业分析与检验技术在工业生产中具有特殊的地位和作用, 工业分析检验赛项是依据高职教育工业分析技术相关专业教学改革与发展的需要, 培养学生职业能力, 提升学生分析岗位实际操作能力而设置的。内蒙古自治区职业院校技能大赛工业分析检验属高职高专指导性专业目录中化工类的一个项目, 赛项包含理论知识、化学分析、仪器分析、仿真操作四部分, 竞赛内容主要是《基础化学》课程的实验内容, 是基础化学在工业生产应用上的一个分支, 是对工业生产的原料、中间产品、最终产品等, 按照一定的标准, 进行分析检验, 以得到其化学组成、含量并判断其品质的一个赛项。通过理论与仿真考核、化学分析对无机样品的常规测定、仪器分析对有机样品的微量测定, 考查学生基本规范操作的技能。通过竞赛, 促进我院《基础化学》课程以实验为导向的教学改革。接下来, 本文主要分析工业分析检验技能大赛之《化学分析》技能操作中使用的主要玻璃仪器的操作要点。

1 主要仪器的操作要点

1.1 电子天平的操作要点

①天平准备: 清扫→检查天平水平 ( 气泡在中间) →预热 (20 分钟) →开机调零, 操作不规范或未做一项扣0.5 分, 此项分扣完为止。②取放样品: 取放称量瓶要戴手套或用纸条夹取, 把称量瓶放置于天平称量盘的中央位置, 称量瓶取出后置于干净的器皿上。③称量操作: 用减量法称量, 用纸条夹取称量瓶从干燥器中取出, 置入天平中, 显示稳定后, 记录数据, 敲样动作正确 ( 戴手套或用纸条取出称量瓶, 在接收器的上方倾斜瓶身, 用瓶盖轻击瓶口使样品缓缓落入接收器中) , 将称量瓶放入天平称量, 显示的质量减少量即为样品质量, 称量次数一般要求不超过3 次。④样品称量范围: 在规定量±5% 内不扣分, 在规定量±5% ~±10% 扣1 分, 超出规定量±10% 扣2分, 每重称一次会从总分中扣2 分。⑤原始数据记录: 记录数据及时规范。⑥称量结束样品归位、天平复位: 称量结束后样品归位, 天平复位, 填写天平使用记录。

1.2 移液管和吸量管的操作要点

①洗涤、润洗: 移液管或吸量管用蒸馏水洗涤干净 ( 内壁不挂水珠) , 再用待移溶液润洗三次, 在烧杯中吸洗, 每次洗完用滤纸吸干内壁、擦干外壁, 洗液从尖端放出, 即润洗完全, 移液管润洗时使用溶液过多 ( 超过管容量的二分之一) 扣0.5 分, 从容量瓶或原瓶中直接移取溶液扣1 分。②吸溶液: 移液管或吸量管插入待移溶液内深约1 ~2cm, 右手持移液管上部, 左手持吸耳球, 一次性吸至零刻度线以上, 用食指堵住管口, 注意不能吸空和重吸, 吸空或重吸一次扣1 分, 扣完为止。③调刻线:调刻线前擦干移液管或吸量管外壁, 松动食指同时旋转管身, 调液面至零刻度 ( 管内溶液凹液面恰好与零刻度线相切) 。④放液:放出溶液时移液管始终竖直, 接收容器倾斜约30 度角 (50m L容量瓶可倾斜约15 度角) , 管尖靠接收容器内壁, 松开食指, 不强迫溶液流下 ( 如用吸耳球吹下) , 待液体流完后, 再停留15 秒。

1.3 容量瓶的操作要点

①洗涤:洗涤干净, 容量瓶内壁均匀润湿不挂水珠。②试漏: 加入适量的水→倒立→观察15 ~20 秒左右→用滤纸检查是否有液体渗出→正立→旋转瓶塞180 度→再倒立→用滤纸检查是否有液体渗出, 不漏液的话即可使用, 若漏液则需换一个重新试漏。③定量转移: 把完全溶解的样品溶液转从烧杯移入指定的容量瓶中, 溶液用经玻璃棒引流入容量瓶内。④洗涤: 洗涤烧杯和玻璃棒2 ~3 次, 每次用适量的蒸馏水洗涤, 洗液也移入容量瓶中。⑤定容: 当蒸馏水加至容量瓶容量的1/2 ~2/3 时要平摇容量瓶, 让溶液初步混匀, 摇匀时混合不充分 ( 小于15 次) 、持瓶方式不正确每错一项扣0.5 分。向容量瓶中加蒸馏水, 直到液面离刻度线0.5 ~1 厘米左右时, 改用胶头滴管滴蒸馏水, 当溶液的凹液面恰好与刻度线相切时, 塞紧瓶塞, 用食指按住瓶塞, 拇指和中指捏紧瓶颈, 反复倒转容量瓶10 ~15 次, 摇匀。⑥重新配制:若加水超过刻度线, 则需重新配制, 每重新配制一次从总分中扣2 分。

1.4 酸碱滴定管的操作要点

①使用前的检查: 酸式滴定管主要检查活塞与活塞槽是否配套吻合, 碱式滴定管主要检查乳胶管是否老化, 检查玻璃珠大小是否合适, 若有问题, 应及时更换。②试漏: 酸式滴定管试漏是在滴定管内装入蒸馏水至一定刻度线, 把滴定管垂直固定在滴定管架上, 静置约2 分钟, 观察刻度线是否下降, 下管口有无水滴渗出或滴下, 活塞两端缝隙中有无水渗出, 然后将活塞转动180°, 静置2 分钟再观察, 若前后2 次均无漏水现象, 且活塞转动灵活, 即可使用, 否则, 要应在活塞上涂抹一薄层凡士林并试漏合格后才能使用。

碱式滴定管的试漏方法如酸式滴定管, 如漏水, 应调换乳胶管内的玻璃珠, 选择一个大小合适、而且比较圆滑的玻璃珠配上再试, 直到符合要求为止。

③洗涤: 酸、碱滴定管洗涤时以不损伤内壁为原则, 根据情况采用合适的洗涤剂或铬酸洗液洗涤, 再用蒸馏水洗涤干净, 内壁应均匀润湿不挂水珠。④润洗: 用标准溶液润洗滴定管2 ~3 次, 润洗要完全。⑤装溶液: 将标准溶液直接倒入滴定管中 ( 滴定管倾斜) , 以免标准溶液浓度改变或造成污染。⑥赶气泡、调零点: 装好滴定溶液后, 应注意检查滴定管尖端内有无气泡, 如有气泡, 管内装满操作溶液, 倾斜酸管或弯曲碱管橡皮管处, 快速放液体以排除气泡。再加入标准溶液, 使之在“0”刻度以上, 稍等片刻调节液面在“0”刻度处, 备用。⑦滴定操作: 右手转动锥形瓶, 左手控制活塞或玻璃球控制滴定的速度, 眼睛观察锥形瓶内颜色变化。刚开始滴定时, 滴定速度可以稍快些, 要成珠不成线, 临近滴定终点时, 减慢滴定速度, 每加一滴, 即摇几下, 最后, 应半滴半滴地加入, 并用洗瓶吹入少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁, 使附着在瓶内壁的溶液全部流下, 并摇动锥形瓶, 直至准确到达滴定终点为止。⑧读数和记录: 滴定管竖直, 视线与溶液凹液面相切, 读准, 及时记录读数, 精确至小数点后两位。

以上几点是对化学分析操作中所用主要玻璃仪器操作要点的分析, 对相对复杂的化学分析操作项目, 首先要进行基本技能训练, 然后再按方案的要求进行综合技能的训练, 使训练由浅入深, 由简到繁, 循序渐进, 以提高训练效果。

2 如何利用大赛评分标准进行大赛培训

2.1 苦练基本功, 规范操作动作

不管使用何种分析仪器, 标准溶液的配制必不可少, 因此移液管、容量瓶的规范化操作是取得好成绩的基础, 其中移液管及容量瓶操作细节特别多, 一不小心就会被扣分:

(1) 移液管和吸量管的扣分点

①润洗使用溶液过多 ( 超过管容量的三分之一) 。②润洗方法不正确 ( 溶液从管口流出) 。③插入溶液前或调节液面前未用滤纸擦拭管尖部。④吸空或重吸。⑤放出溶液时不垂直, 接收容器未倾斜。⑥管尖未抵接收容器口内壁。⑦强迫溶液流下 ( 如用吸耳球吹下) 。

(2) 容量瓶的扣分点

①加水至容量瓶约2/3 体积时未按规定平摇。②逐滴加入蒸馏水至标线溶液定容体积不准确。③重新配制。④摇匀时混合不充分 ( 小于15 次) 、摇匀过程中未开塞、持瓶方式不正确。

在训练过程中有学生感叹: 细节决定成败, 规范操作才能出成绩。有些操作看似容易, 做起来却不容易, 想要操作规范, 就要多练习。

2.2 仔细研读评分标准, 细抠每个扣分点

在训练过程中仔细研读评分标准是必需的, 不但指导教师要仔细研读评分标准, 细抠每个扣分点, 学生也要熟知评分标准中的每个扣分点, 严格按照评分标准中最高要求来评判训练效果, 即使0.5 分也不能放弃。

2.3 找出隐形扣分点, 认真做好每一步

如滴定操作中滴定管放液的速度没有扣分点, 但会影响结果的精密度和准确度, 所以每次都从零刻度开始放液, 且流速要一样。

2.4 统筹安排好时间

好多同学刚开始做得很仔细, 速度较慢, 做到后面时间不够了, 考试结束时没做完实验, 有些数据也没处理完, 会丢很多分。所以比赛时一定要统筹安排好时间, 保持良好的心理状态, 有条不紊地做好实验。

3 结语

通过以赛促学, 以赛促训, 大大提高了学生学习仪器规范操作的热情, 多数学生自觉勤学苦练操作的规范性, 部分学生利用课余时间到实验室练习基本操作技能, 实验操作技能规范程度明显提高。

通过大赛, 可以培养学生实验操作的基本技能和综合应用能力, 促进学生学习与企业岗位的对接, 促使我们的《基础化学》课程教学改革向着与企业岗位对接的方向前进; 同时, 促进了各层次院校之间的教学交流, 通过交流, 吸取其他院校的好经验, 促进我院《基础化学》课程的教学改革, 提高实验教学水平。

摘要：文章主要从工业分析检验技能大赛之《化学分析》技能操作中使用的主要玻璃仪器入手, 分析操作要点, 浅析评分标准, 提出利用大赛评分标准进行化学分析操作项目培训的有效训练方法。

关键词：化学分析技能操作,评分标准,操作要点,有效训练方法

参考文献

[1]叶萍萍.解析化学检验技能大赛之《化学分析》技能操作的训练模式[J].中国科教创新导刊, 2011, (31) :90.

[2]陈红兰, 贺小雄, 郭璇.浅析全国化学检验工大赛《仪器分析技能操作》评分标准[J].江西化工, 2010, (4) :62-65.

[3]霍维晶, 方晓玲, 蒋定建.技能大赛背景下“做中学”教学模式研究[J].佳木斯职业学院学报, 2015, 4:16-17.

工业废水的化学分析法 篇8

1 主要实验试剂与仪器

1.1 实验试剂

浓硫酸 (分析纯) , 东莞市原品化工有限公司;邻苯二甲酸氢钾 (优级纯) , 杭州富强化工仪器有限公司;蒸馏水, 自制;硫酸亚铁铵 (分析纯) , 徐州摩尔医药试剂厂;硫酸银 (分析纯) , 南京化学试剂股份有限公司;专用固体氧化剂, 泰州大成分析仪器有限公司;专用固体催化剂, 泰州大成分析仪器有限公司。 (试剂没有纯度说明) 。

1.2 实验仪器

HH-6型化学耗氧量测定仪, 江苏江分电分析仪器有限公司;反应管, 江苏江分电分析仪器有限公司;其它辅助器具等。

2 实验

2.1 实验准备

2.1.1 邻苯二甲酸氢钾标液

准确称取在105-110℃烘干两小时的邻苯二甲酸氢钾0.0425g, 置于500m L容量瓶中, 以蒸馏水定容至标线, 摇匀备用, 该标液的COD的理论值为100mg/L;准确称取在105-110℃烘干两小时的邻苯二甲酸氢钾 (优级纯) 0.5101g, 置于500m L容量瓶中, 以蒸馏水定容至标线, 摇匀备用, 该标液的COD的理论值为1200mg/L。

2.1.2 专用氧化剂

取随机配备的整瓶专用固体氧化剂, 放入500m L烧杯中, 先加入200m L蒸馏水, 再加入100m L浓硫酸, 冷却后置于500m L容量瓶中, 以蒸馏水定容至标线, 摇匀备用。

2.1.3 专用催化剂

取随机配备的整瓶专用固体催化剂, 溶于500m L浓硫酸中, 摇匀放置1-2天, 使其完全溶解。取上述溶液100m L再加入400m L浓硫酸, 摇匀备用。

低量程5-100mg/L COD的标准溶液由100 mg/L标准溶液配制成系列标准溶液, 见表1。

高量程100-1200 mg/L COD的标准溶液由1200 mg/L标准溶液配制成系列标准溶液, 见表2。

2.2 实验步骤

取3m L标准样或工业废水样品置于清洗干净的反应管中, 每只反应管依次加1m L专用氧化剂, 5m L专用催化剂, 具塞摇匀。将反应管插入炉孔, 在165℃, 消解15-30min。后自然冷却2min, 再用水冷却至室温, 向每只反应管加入3m L蒸馏水, 具塞摇匀, 用化学耗氧量测定仪测得样品的吸光度, 换算COD值。为了考察测定值的准确性, 采用重铬酸钾法, 对各样品COD值进行测定。

3 实验结果与讨论

3.1 消解时间对试验样品浓度的影响

快速消解分光光度法测定试验样品时, 首先需要确定合理的消解时间, 考虑到水样中的有机成分在较短时间内消解氧化程度的问题, 取其COD理论值为400 mg/L的标准溶液, 将消解时间依次定为15、20、25、30、35、40 min, 分别测定其质量浓度结果如表3所示。

表3所示结果表明样品消解时间在15至30 min时其测值准确度较高, 超过30 min测定浓度值的偏离及误差较大。考虑到各种水样成分的复杂性, 短时间内水体中挥发性有机物氧化程度不完全, 可按所测水样的来源类型相应调整消解时间, 但不宜超过30 min, 本检测确定消解时间为15min。

3.2 标定曲线

采用消解时间为15min的情况下, 对系列标准样进行测定, 得到对应标准COD值 (用Y表示) 的吸光度 (用X表示) , 采用最小二乘法进行直线拟合, 获得Y-X检量线关系式:

低浓度范围:Y=571.4X+55.86, 相关度R=0.999。

高浓度范围:Y=1288.5X+4.3, 相关度R=0.999。

由线性相关度可知, 标准样的COD值和该溶液吸光度线性关系可靠。

3.3 工业废水中COD值的测定

用改进后的高量程方法和低量程方法对废水水样进行测定, 并与重铬酸盐法进行对比, 见表4。结果表明, 改进后的高量程方法和低量程方法的相对误差分别在3.64%~2.72%之间和2.63%~5.00%之间, 均与重铬酸盐法的COD测定结果吻合较好, 能够满足该工厂工业废水的COD测定要求。

4 结论

用重铬酸钾回流法测定废水COD值虽具有重现性好, 准确度和精密度高的优点, 但存在测量时间过长, 效率低下, 且对光谱样品的测定有一定的局限性;通过使用快速消解分光光度法测定废水中COD值, 在能保证有较高的测定精密度、准确度的情况下, 满足工业废水COD分析的要求, 还可以节省分析试剂, 降低分析仪器操作的复杂程度。

参考文献

[1]GB 11914-1989水质化学需氧量的测定.重铬酸盐法[S].

[2]黄功浩.谢少熊.林文惠.消解光度法测定化学需氧量[J].大连铁道学院学报, 1998, 19 (02) :71-73.

化学工业的节能途径 篇9

1 结构节能

目前从国家的层面上来抓节能工作主要是要降低万元产值和万元增加值的能耗指标,我国“能”的利用率约只有33%,比世界先进水平低10%,我国产值能耗是世界平均水平的2倍多,单位产值能耗所以高,除了技术水平与管理水平外,经济结构不合理也是重要原因,经济结构包括了产业结构、产品结构、企业结构和地区结构等。

1.1 产业结构

不同行业、不同产品单位产值的能耗是不同的,从行业来说,仪表、电子行业要比化学工业、冶金工业单位产值的能耗低;从产品来分析,化学工业中一般精细化工产品单位产值能耗要比黄磷、氯碱、煤化工为低。国民经济是一个有机体,不可能不要能耗较高的化学工业、冶金工业,需要认真研究如何协调发展省能型的产业结构,我国目前对黄磷出口实施高关税,象这样高能耗产业只要满足我国各行各业的需求即可。我省有丰富的煤资源,发展煤化工,这是我省的实际也是必然。石油和煤炭同属能源,石油是优质能源,发展石油化工与发展煤化工同属以能源深加工获取产品的工业。目前世界石油价格居高不下,以煤化工来替代部份石油化工,应该说不会产生结构性能耗问题,但煤化工在替代石油化工中对能的转化率和能的利用率是必须引起重视的问题,如以煤为原料转换为合成天然气、合成甲醇、合成二甲醚及合成油等新的洁净方便的能源时,就必须考虑到能的转化率,每吨标煤能转换多少可用能,提倡甲醇替代汽油,二甲醚替代柴油,不要搞合成汽油、合成柴油,因为以CO和H2合成上述产品,其能的转化率将随着碳链的增长而降低。对于能的利用率问题,应该对轻质油裂解生产烯烃及CH3OH采用MTO技术合成烯烃的能利用率进行对比和研究。

1.2 产品结构

随着产业结构向省能型方向发展,产品结构也应努力向高附加值、低能耗方向发展。作为化学工业,发达国家20世纪80年代就十分重视发展耗能少,附加值高的精细化工产品,他们在上世纪末精细化学品的产值已占化学工业的60%,我国却只有35%左右,而我省的精细化学品只占更小的比例。到“十二五”规划时,我省在大力发展煤化工的同时,一定要着力于产品链的延伸,有了甲醇,有了乙烯、丙烯,有了丰富的煤焦油中各种芳香烃及有机物,我省煤化工在有机精细化学品中将可大展身手。我省是世界上黄磷主要生产地,但磷精细化工的发展起步较慢。只要努力提高产品的附加值,调整产品结构,就能实现节能的目的。

1.3 企业结构

调整生产规模结构也是节能降耗的重要途径。一般而言,化学工业中生产同类产品,具有大型装备的大型企业相对比中、小型企业能耗要低,因此淘汰缺乏竞争力的高能耗的小型企业,是政府为了对社会健康发展负责将要采取的措施。化工企业在新建时应该选择一定经济规模的装备(煤化工与石油化工相同),规模是决定企业效益与能耗的重要因素,为此将限止和反对新建小的煤化工企业,但规模效应也要应地制宜,并非越大越好,适度规模将是兼顾企业能耗与社会能耗的关键。

1.4 地区结构

地区结构的调整主要是指资源的优化配置。对于高能耗的产品,应该逐步转移到能源相对丰富的地区。对于煤化工而言,需要建设煤化工坑口气化基地。关于适度规模兼顾企业能耗与社会能耗的概念,这里的社会能耗是指产区到销售区再到用户的一系列所需的能耗问题,比如云天化集团拟到青海建磷铵厂的设想应该得到支持,因为那里有廉价的硫酸,廉价的合成氨,而且距离销售区新疆、甘肃、陕西等省较近,只要把磷矿石运过去就行了。从整个社会节能角度出发,这样的选择也是可行的。所以这里指的资源不仅仅是矿资源、能资源,也包括了市场资源。

2 管理节能

管理节能主要有两个层次的管理:宏观调控层次和企业经营管理层次。宏观调控层次管理主要指国家通过法律、法规对产业发展进行规范,如最近国家和我省对化工行业出台了一批“准入条件”,对高耗能产业进行了限控,对能耗超定额的企业进行差别电价处罚,对落后工艺、设备实施淘汰。国家还通过价格、税收等政策手段对产业发展进行调控,以达到降低能源消耗的目的。

企业经营管理层次的节能管理主要包括以下几方面:

1)建立健全能源管理机构 。为了落实节能工作,必须有相对稳定的节能管理队伍,去管理和监督能源的合理使用,制定节能计划,实施节能措施,并进行节能技术培训。

2)建立企业的能源管理制度。对各种设备及工艺流程,要制定操作规程;对各类产品制定能耗定额;对节约能源和浪费能源有相应的奖惩制度等。

3)合理组织生产。应当根据原料、能源、生产任务的实际情况,确定开多少设备以确保设备的合理负荷;合理利用各种不同品位、质量的能源,根据生产工艺对能源的要求分配使用能源;协调各工序之间的生产能力及供能和用能环节等。

4)加强计量管理。没有健全的能量计量,就难以对能源的消费进行正确的统计和核算,更难以推动能量平衡、定额管理、经济核算和计划预测等一系列科学管理工作的深入开展,因此各企业必须完善计量手段,建立健全仪表维护修理制度,强化节能监测。

3 技术节能

3.1 化工工艺节能

化工生产专业繁多,生产过程又相当复杂,简要介绍工艺节能的基本方向。

1)生产工艺的选择。

生产一种化工产品常有很多条工艺路线,工艺路线选择将是决定最终产品吨能耗的关键。如生产磷酸二铵,有热法、湿法二条生产路线。当年我省建设大黄磷生产磷肥就是因吨产品能耗太高而受到了制约。同样发展煤化工也有多条路线,以煤气化为例,煤的气化也有多种炉型,关键是要以煤种和气化煤的理化指标来选择气化炉型和气化的各项工艺参数;以煤为原料生产甲醇也有各种不同的工艺路线的搭配,工艺路线搭配是否合理将决定今后该生产装置能耗的关键,可以说工艺节能是最大的节能。

2)催化剂的选择。

当工艺路线确定后,对工艺过程中催化剂的选择将十分重要。一种新的催化剂可以形成一种新的更有效的工艺过程,使反应转化率大幅提高,温度和压力条件下降。好的催化剂将减少副产物产生,减少物耗,为分离过程带来方便从而就可降低单位产品能耗。煤化工中的甲醇合成,过去用的是锌-铬催化剂,需要在高温、高压下操作,而现在用铜基催化剂只需在5 MPa压力,270℃温度下操作,显然能耗大幅度降低。

3)反应工程的选择。

化工过程很多是流体流动、传热、传质的过程,每一种过程都有阻力,为了克服阻力推动过程进行,就需要消耗能量,若能减少阻力,不论是流体阻力还是传热、传质过程的阻力,就可以降低能耗。要特别关注工艺过程中的反应热效应,多考虑吸热反应如何做到合理有效的供热,放热反应如何及时移走反应热,才能更有利于接近反应的平衡,合理回收和利用反应热。

4)分离工程的选择。

化工生产中应用的分离方法很多,如精馏、吸收、萃取、吸附、结晶、膜分离等。每一类分离工程中还包含有许多方法,各种方法的能耗是不同的,在工艺匹配中要加以选择。如煤化工中脱除CO2的方法有化学吸收和物理吸收两大类。就化学吸收来说,溶剂不同能耗也就不同。物理吸收是目前推广的脱碳方法,也许建设投资和吸收剂费用高一点,但通过节能其经济账还是合算的。

5)工艺方法的改进。

目前大多数焦化厂仍使用湿法熄焦方法,造成每万吨焦比干法熄焦方式多损失500吨标煤;化工过程中利用压力降做功或制冷,假如把节流制冷改为膨胀机制冷也是一项重要节能措施;磷矿粉的磨机由干磨改为湿磨也能节约不少电力;有些工艺过程中添加某种助剂改善操作条件也可达到节能的目的。工艺方法上的改进,对节能也是大有可为的。

3.2 化工单元操作设备节能

化工单元操作设备种类很多,包括流体输送机械(泵、压缩机等)、换热设备(锅炉、加热炉、换热器、冷却器等)、蒸发设备、塔设备(合成、精馏、吸收、萃取、结晶)、干燥设备等,每一类设备都有其特有的节能方式。

1)流体输送机械 。

对可变负荷的设备,应采用转速控制如变频调速,在压缩过程所产生的热量尽量不用冷却水移走而回收利用,对流体回压则尽量采用透平回收位能等措施。

2)换热设备。

这类设备节能方法大致如下:加强设备保温、防止结垢、保持合理的传热温差,强化传热;对锅炉和燃烧式加热设备要控制过量空气,提高燃烧特性,预热燃烧空气、回收烟气余热。企业应尽量采用高效率设备,如热管换热器等。

3)蒸发设备。

有预热原料、多效蒸发、热泵蒸发等节能措施。

4)塔类设备。

塔类设备选择及工艺控制对企业节能将起到关健性的作用。如合成塔,不仅要研究合成率的高低,还要考虑阻力问题,氨合成塔过去一直采用轴向塔,阻力大,浪费不少压缩功,现在大多已采用径向塔。目前煤化工对甲醇合成塔选型也大有讲究,不仅要适应大型化,同时反应器是否节能也很值得研究。云维集团不久将要做浆态状合成塔的工业试验,假如试验成功,那将是甲醇生产节能性的合成塔。吸收、精馏是化工厂的主要设备。由板式塔改为规整填料塔就可以降低塔的压降,提高单台设备能力,减少动力消耗。对于精馏塔,将会减少塔底与塔顶的温差,减少回流比而达到节能目的。对于蒸馏、解析、萃取、结晶这类工艺过程,要考虑预热进料、气提解析、闪蒸解析、余热利用、串联使用,采用中间再沸器和中间冷凝器及热泵一类技术。

5)干燥设备。

要控制和减少过量空气,尽量做到余热回收、排气的再循环、热泵干燥等技术。

3.3 化工过程系统节能

化工过程系统节能是指从系统合理用能的角度,结合生产过程中参与能量的转换、回收、利用等有关的整个系统的节能工作。以前节能工作主要着眼于个体单元的节能,但随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透,产生了过程系统节能的理论与方法,把节能工作推上一个新的高度。

化工过程系统节能重点应为三个方面。首先,整个工艺过程都有能的供应、能的转换、能的利用、能的回收及能的损失等环节,怎样合理匹配整个过程是一个系统工程,需要节能工作者研究与平衡;其次,系统工程中能的分级利用、综合利用是关键,现在很多大型化工企业都致力于热电联产,也就是把高压过热蒸汽通过背压发电,抽出化工工艺加热和化学反应所需等级的蒸汽,也有把高压蒸汽如10.5 MPa的蒸汽先发电抽汽到5 MPa再驱动化工生产中的透平压缩机,然后从透平机中再抽出0.8 MPa的工艺蒸汽供化工生产利用,做到了能的分级利用。三,回收利用好低位能。低位能往往温度不高,压力也不高,过去为了满足工艺需要,用大量冷却水把热量移走排入大自然,然而要计算一下却是很大的能量损失,所以搞好低位能回收也是节能工作重点。如解化厂鲁奇炉出口温度不到200℃,但煤气带有大量蒸汽,热焓值很高。过去用大量冷却水冷却煤气,现在开发了废热锅炉但所产蒸汽等级很低,用于低温甲醇洗脱碳的氨吸收制冷,替代了用电驱动的冰机。只有充分发挥化学工业特点,就能抓好过程系统节能,这是节能的方向。

3.4 工艺控制节能

工艺控制节能包括两个方面:一方面节能需要操作控制;另一方面是通过操作控制节能。

节能需要操作控制,通过仪表加强计量工作,做好生产现场的能量衡算和用能分析,为节能提供基本条件。节能改造之后,回收利用了各种余热,物流与物流、设备与设备之间的相互联系和相互影响增大了,使得操作弹性缩小了,更要求采用控制系统进行操作,避免事故的发生。为了搞好生产中的节能,必须使整个工艺过程在最佳反应条件与最佳参数下运行,才能保证工序间的协调,才能保证产品质量达到既不会质量过剩,也不会生产不合格产品。

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ONWORD HOLDINGS公司2013年3月～8月的联合结算报告显示，销售额为1323亿日元（同比增长9.5%），营业利润33亿日元（增长5.5亿日元），经常利润47亿日元（增长28.2%），纯利润为16亿日元（3.16倍），收入和利润大幅度增长。

日本国内事业以基础品牌为中心，销售额顺利增长，特别是“组曲”的收入增长了两位数百分比。新流通事业中，街边店、时装大楼等店铺的销售额增长，网络事业也获得很大提高。

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预计全年销售额2770亿日元，营业利润129亿日元，经常利润148亿日元，纯利润50亿日元。

3月～8月收入、利润增长良品计画

良品计画公司2013年3月～8月的联合结算报告显示，营业收入为1041亿日元（同比增长14%）、营业利润97亿日元（增长2.3%）、经常利润106亿日元（增长9.3%）、纯利润65亿日元（增长36.8%），收入和利润大幅度增长。

作为财年中期财报，营业收入首次突破1000亿日元，经常利润突破100亿日元。日本国内外现有店铺的销售额都超过了去年同期。日本国内事业由于日元贬值使采购成本上升，营业利润减少，但中国等海外事业的良好业绩弥补了这一点。

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工业废水的化学分析法 篇11

在19世纪初, 化学工业就已经形成了隶属于资金和知识密集型的行业。随着信息和技术的飞速发展, 化学工业由最初只能生产少数无机产品和有机产品的行业, 渐渐地发展成一个能有效利用天然资源、规模庞大、多行业、高产量的一大工业门类。化学工业的发展与人类生活息息相关, 化工生产过程同时也给人们的生活环境带来了巨大的影响, 当下解决化工生产过程所带来的环境问题和能源消耗问题迫在眉睫, 绿色化学化工也应运而生。近年来, 提出的绿色化学化工在化工生产过程中采用环保与资源可持续发展的理念, 降低了原料的成本, 减少了废弃物的排放等不良影响。

1 绿色化学化工

1.1 概念

绿色化学又称为环境无害化学, 是利用化学来防止污染的一门科学。其研究的目的是通过利用一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生, 使化学产品或过程的设计更加环保化。绿色化学包括所有可以降低对人类健康产生负面影响的化学方法和技术, 在此基础上产生的无害化工过程, 被称为绿色化工[1]。

1.2 基本原则

绿色化学化工在世界范围内的原则相对一体, 主要涵盖下列几方面。

(1) 在反应过程的源头上减少甚至根除废弃物的产生, 而不是在废弃物产生之后再对其进行净化处理。

(2) 产品进行设计时, 尽量做到原料利用率最大化。

(3) 产品进行分析时, 在考虑生产效率的同时使原料和产品的毒性降低。

(4) 对于析出剂和溶剂等辅助物, 尽量少用或选择使用无害产品。

(5) 减少生产过程中能量的损耗及其对环境的影响。

(6) 除了考虑经济和技术的因素, 生产原料尽量选择可回收的加工原料。

(7) 尽量避免生产过程中产生不必要的化学衍生物。

(8) 所选的催化剂应更符合化学计量。

(9) 危险物产生之前进行检测并控制。

2 绿色化学工程与工艺的发展现状

传统化学工程与工艺在处理有毒污染物方面的滞后性较强, 其一般方法是在污染物产生后才采取措施对其进行处理, 不但没有做到对污染物进行根除, 还提高了处理成本及时间。20世纪末期, 人们开始留意到可以通过化学方式减少化学污染, 这种方式很快在西方国家推广起来, 美国1990年污染防治法案的颁布开始了绿色化学化工的研究。此外, 欧盟和日本等国家也都非常重视绿色化学化工的发展, 并采取各种形式来推动无污染化学这一产业的发展。中国也十分重视这一行业动态, 1995年确定了《绿色化学与技术》院士咨询课题, 1997年召开了“可持续发展问题对于科学的挑战及绿色化学”研讨会, 积极推动相关研究和产业的发展[2]。

2.1 采用绿色能源

化工生产过程中的生产原料对生产过程和工艺有一定的影响。绿色化学化工采用无毒无害的原料, 在开车阶段防止了废弃物的产生, 而不是传统化学工程与工艺中在废弃物产生之后再进行处理。原料的是否可再生成为绿色化学工程与工艺的重点研发项目, 选取类似自然物质这一类可再生且无污染的化工原料是绿色化学工程与工艺的首要步骤。

2.2 提高反应选择性

化学反应是化工生产过程中的重要组成之一, 原料由反应得到产物, 提高生产效率和产品质量则可通过合理选择反应途径实现。化学反应的影响因素有很多, 如反应温度、反应条件、反应时间等。例如氧化反应大多会产生大量的热, 那么原料会因受热发生变质, 导致产品的质量降低, 产率也减少。

3 绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用

3.1 清洁生产技术

清洁生产在《清洁生产促进法》[3]第二条中的定义为:“本法所称清洁生产, 是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等从源头削减的措施, 提高资源利用效率, 减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放, 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。”在化工生产中, 清洁生产技术是脱硝和脱硫技术的重要组成部分, 也在其他领域中有一定的发展。

3.2 生物技术

迄今, 生物技术在化工中应用的主要形式为借助于酶反应进行化学品的合成, 通过微生物的发酵方法制取有机化合物以及用微生物处理工业废水[4]。在现代化工生产中, 生物技术在化工中的重点研发目标在于研发出种类繁多、具有更高活性和选择性的酶。

4 结束语

绿色化学工程与工艺在化工生产的源头上采用无毒无害的化工原料, 减少污染物的产生, 也减少了后续的处理过程, 缩短工艺过程。它的发展对当今社会有着极大的意义, 实现了人与自然和谐共处, 同时也是建设环境友好型社会不可缺少的一项技术。

参考文献

[1]绿色化学与化工[J].化工文摘, 2001:7.

[2]陈晓隆.绿色化学化工的现状与发展研究[J].黑龙江科学, 2014, 5 (3) :282.

[3]全国人大常委会.中华人民共和国清洁生产促进法[M].北京:法律出版社, 2002.