Hemijska potreba za kiseonikom se takođe naziva hemijska potražnja za kiseonikom (hemijska potreba za kiseonikom), koja se naziva COD. To je upotreba hemijskih oksidanata (kao što je kalijum permanganat) za oksidaciju i razgradnju oksidabilnih supstanci u vodi (kao što su organska tvar, nitrit, željezna so, sulfid, itd.), a zatim izračunavanje potrošnje kiseonika na osnovu količine zaostalog oksidans. Kao i biohemijska potreba za kiseonikom (BPK), on je važan pokazatelj zagađenja vode. Jedinica COD-a je ppm ili mg/L. Što je manja vrijednost, manje je zagađenje vode.
Redukcione supstance u vodi uključuju različite organske materije, nitrite, sulfide, željezne soli, itd. Ali glavna je organska materija. Stoga se kemijska potražnja za kisikom (COD) često koristi kao indikator za mjerenje količine organske tvari u vodi. Što je veća hemijska potražnja za kiseonikom, to je ozbiljnije zagađenje vode organskom materijom. Određivanje hemijske potrebe za kiseonikom (COD) varira u zavisnosti od određivanja redukcionih supstanci u uzorcima vode i metode određivanja. Trenutno najčešće korištene metode su kisela metoda oksidacije kalijevog permanganata i metoda oksidacije kalij-dihromata. Metoda kalijum permanganata (KMnO4) ima nisku stopu oksidacije, ali je relativno jednostavna. Može se koristiti za određivanje relativne komparativne vrijednosti organskog sadržaja u uzorcima vode i uzorcima čistih površinskih i podzemnih voda. Metoda kalijum dihromata (K2Cr2O7) ima visoku stopu oksidacije i dobru ponovljivost. Pogodan je za određivanje ukupne količine organske materije u uzorcima vode u monitoringu otpadnih voda.
Organska materija je veoma štetna za industrijske sisteme vode. Voda koja sadrži veliku količinu organske materije kontaminiraće smole za izmjenu jona prilikom prolaska kroz sistem za desalinizaciju, posebno smole za izmjenu anjona, što će smanjiti kapacitet izmjene smole. Organska tvar se može smanjiti za oko 50% nakon predtretmana (koagulacija, bistrenje i filtracija), ali se ne može ukloniti u sistemu za desalinizaciju, pa se često dovodi u kotao preko napojne vode, čime se smanjuje pH vrijednost kotla. vode. Ponekad se organska materija može dovesti i u parni sistem i kondenzovanu vodu, što će smanjiti pH i uzrokovati koroziju sistema. Visok sadržaj organske materije u sistemu vode koji cirkuliše pospešuje razmnožavanje mikroba. Stoga, bilo da se radi o desalinizaciji, kotlovskoj vodi ili cirkulacijskom sistemu, što je niži COD, to bolje, ali ne postoji jedinstveni ograničavajući indeks. Kada COD (metoda KMnO4) > 5mg/L u cirkulirajućem sistemu vode za hlađenje, kvalitet vode je počeo da se pogoršava.
Hemijska potrošnja kiseonika (COD) je mjerni pokazatelj stepena bogatosti vode organskim materijama, a ujedno je i jedan od važnih indikatora za mjerenje stepena zagađenosti vode. S razvojem industrijalizacije i porastom stanovništva, vodna tijela postaju sve zagađenija, a razvoj detekcije KPK se postepeno poboljšava.
Poreklo detekcije COD može se pratiti još od 1850-ih, kada su problemi zagađenja vode privukli pažnju ljudi. U početku se COD koristio kao indikator kiselih napitaka za mjerenje koncentracije organske tvari u pićima. Međutim, budući da u to vrijeme nije bila uspostavljena potpuna metoda mjerenja, došlo je do velike greške u rezultatima određivanja KPK.
Početkom 20. stoljeća, s napretkom modernih metoda hemijske analize, metoda detekcije COD-a se postepeno poboljšavala. Godine 1918. njemački kemičar Hasse definirao je COD kao ukupnu količinu organske tvari koja se troši oksidacijom u kiseloj otopini. Nakon toga, predložio je novu metodu određivanja COD-a, a to je korištenje otopine krom-dioksida visoke koncentracije kao oksidansa. Ova metoda može učinkovito oksidirati organsku tvar u ugljični dioksid i vodu, te mjeriti potrošnju oksidansa u otopini prije i nakon oksidacije kako bi se odredila vrijednost KPK.
Međutim, nedostaci ove metode postepeno su se isticali. Prvo, priprema i rad reagensa su relativno komplikovani, što povećava poteškoću i dugotrajnost eksperimenta. Drugo, otopine krom-dioksida visoke koncentracije su štetne za okoliš i nisu pogodne za praktičnu primjenu. Stoga su naknadne studije postepeno tražile jednostavniju i precizniju metodu određivanja KPK.
Tokom 1950-ih, nizozemski hemičar Friis izumio je novu metodu određivanja COD-a, koja koristi persulfurnu kiselinu visoke koncentracije kao oksidans. Ova metoda je jednostavna za rukovanje i ima visoku preciznost, što uvelike poboljšava efikasnost detekcije COD-a. Međutim, upotreba persulfurne kiseline ima i određene sigurnosne opasnosti, pa je ipak potrebno obratiti pažnju na sigurnost rada.
Nakon toga, sa brzim razvojem tehnologije instrumentacije, metoda određivanja COD-a postepeno je postigla automatizaciju i inteligenciju. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća pojavio se prvi COD automatski analizator koji može realizirati potpuno automatsku obradu i detekciju uzoraka vode. Ovaj instrument ne samo da poboljšava tačnost i stabilnost određivanja KPK, već i značajno poboljšava radnu efikasnost.
Sa povećanjem ekološke svijesti i poboljšanjem regulatornih zahtjeva, metoda detekcije KPK se također kontinuirano optimizira. Posljednjih godina, razvoj fotoelektrične tehnologije, elektrohemijskih metoda i biosenzorske tehnologije promovirao je inovaciju tehnologije detekcije COD-a. Na primjer, fotoelektrična tehnologija može odrediti sadržaj KPK u uzorcima vode promjenom fotoelektričnih signala, uz kraće vrijeme detekcije i jednostavniji rad. Elektrohemijska metoda koristi elektrohemijske senzore za mjerenje vrijednosti COD, što ima prednosti visoke osjetljivosti, brzog odgovora i nema potrebe za reagensima. Biosenzorska tehnologija koristi biološke materijale za specifično otkrivanje organske materije, što poboljšava tačnost i specifičnost određivanja HPK.
Metode detekcije COD-a su prošle kroz proces razvoja od tradicionalne hemijske analize do moderne instrumentacije, fotoelektrične tehnologije, elektrohemijskih metoda i biosenzorske tehnologije u poslednjih nekoliko decenija. Sa napretkom nauke i tehnologije i povećanjem potražnje, tehnologija detekcije COD-a se i dalje poboljšava i inovira. U budućnosti se može predvidjeti da će se, kako ljudi obraćaju više pažnje na probleme zagađenja okoliša, tehnologija detekcije COD-a dalje razvijati i postati brža, preciznija i pouzdanija metoda detekcije kvaliteta vode.
Trenutno, laboratorije uglavnom koriste sljedeće dvije metode za otkrivanje KPK.
1. Metoda određivanja COD-a
Standardna metoda kalij-dikromata, također poznata kao metoda refluksa (Nacionalni standard Narodne Republike Kine)
(I) Princip
U uzorak vode dodati određenu količinu kalijevog dihromata i katalizatora srebrnog sulfata, zagrijati i refluksirati određeno vrijeme u jakoj kiseloj sredini, dio kalijevog dihromata se reducira oksidirajućim tvarima u uzorku vode, a ostatak kalijum dihromat titrira se amonijum-fero sulfatom. Vrijednost COD-a se izračunava na osnovu količine konzumiranog kalij-dihromata.
Budući da je ovaj standard formuliran 1989. godine, postoje mnogi nedostaci u njegovom mjerenju sa trenutnim standardom:
1. Potrebno je previše vremena, a svaki uzorak treba refluksovati 2 sata;
2. Oprema za refluks zauzima veliki prostor, što otežava određivanje serije;
3. Troškovi analize su visoki, posebno za srebrni sulfat;
4. Tokom procesa određivanja, otpad refluksne vode je neverovatan;
5. Otrovne soli žive sklone su sekundarnom zagađenju;
6. Količina utrošenih reagensa je velika, a cijena potrošnog materijala visoka;
7. Proces testiranja je komplikovan i nije pogodan za unapređenje.
(II) Oprema
1. 250mL potpuno stakleni refluks uređaj
2. Uređaj za grijanje (električna peć)
3. 25mL ili 50mL kiselinska bireta, konusna tikvica, pipeta, volumetrijska boca itd.
(III) Reagensi
1. Standardna otopina kalij-dihromata (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Indikatorska otopina ferocijanata
3. Standardna otopina amonijum-fero sulfata [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kalibrirajte prije upotrebe)
4. Otopina sumporne kiseline i srebrnog sulfata
Standardna metoda kalijum dihromata
(IV) Koraci utvrđivanja
Kalibracija amonijum-fero sulfata: Precizno pipetirajte 10,00 mL standardne otopine kalijum dihromata u konusnu tikvicu od 500 mL, razblažite vodom do oko 110 mL, polako dodajte 30 mL koncentrovane sumporne kiseline i dobro protresite. Nakon hlađenja, dodati 3 kapi rastvora indikatora ferocijanata (oko 0,15 mL) i titrirati rastvorom amonijum-fero-sulfata. Krajnja tačka je kada se boja rastvora promeni od žute preko plavo-zelene do crvenkasto smeđe.
(V) Odlučnost
Uzmite 20mL uzorka vode (ako je potrebno, uzmite manje i dodajte vodu do 20 ili razblažite prije uzimanja), dodajte 10mL kalijum dihromata, uključite uređaj za refluks, a zatim dodajte 30mL sumporne kiseline i srebrnog sulfata, zagrijavajte i refluksirajte 2h . Nakon hlađenja, isperite zid cijevi kondenzatora sa 90,00 mL vode i uklonite konusnu tikvicu. Nakon što se rastvor ponovo ohladi, dodajte 3 kapi rastvora indikatora gvožđe kiseline i titrirajte standardnim rastvorom amonijum-fero sulfata. Boja rastvora se menja od žute preko plavo-zelene do crvenkasto smeđe, što je krajnja tačka. Zabilježite količinu standardne otopine amonijum-fero-sulfata. Prilikom mjerenja uzorka vode, uzmite 20,00 mL redestilirane vode i izvršite slijepi eksperiment prema istim radnim koracima. Zabilježite količinu standardne otopine amonijum-fero sulfata koja se koristi u slijepoj titraciji.
Standardna metoda kalijum dihromata
(VI) Obračun
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Mjere opreza
1. Maksimalna količina hloridnog jona u kompleksu sa 0,4 g živinog sulfata može doseći 40 mg. Ako se uzme 20,00 mL uzorka vode, maksimalna koncentracija hloridnih jona od 2000 mg/L može biti kompleksirana. Ako je koncentracija hloridnih jona niska, može se dodati mala količina živinog sulfata da bi se održao živin sulfat: joni klorida = 10:1 (W/W). Ako se mala količina živinog hlorida istaloži, to ne utiče na određivanje.
2. Opseg KPK određen ovom metodom je 50-500 mg/L. Za uzorke vode sa hemijskom potrebom kiseonika manjom od 50 mg/L, umesto nje treba koristiti standardni rastvor kalijum dihromata od 0,0250 mol/L. Za povratnu titraciju treba koristiti standardnu otopinu amonijum-fero sulfata od 0,01 mol/L. Za uzorke vode s COD većim od 500 mg/L, razrijedite ih prije određivanja.
3. Nakon što se uzorak vode zagrije i refluksira, preostala količina kalijum dihromata u rastvoru treba da bude 1/5-4/5 dodane količine.
4. Kada se koristi standardna otopina kalijevog hidrogen ftalata za provjeru kvaliteta i tehnologije rada reagensa, budući da je teoretski CODCr svakog grama kalijum hidrogen ftalata 1,176 g, 0,4251 g kalijum hidrogen ftalata (HOOCC6H4COOK) je otopljeno u vodi, prebačen u volumetrijsku tikvicu od 1000 mL i razblažen do oznake sa redestilovanom vodom da se dobije standardni rastvor CODcr od 500 mg/L. Pripremite ga svježeg kada se koristi.
5. Rezultat određivanja CODCr treba da zadrži četiri značajne cifre.
6. Tokom svakog eksperimenta, standardnu titracionu otopinu amonijum-fero sulfata treba kalibrirati, a promjeni koncentracije treba obratiti posebnu pažnju kada je sobna temperatura visoka. (Također možete dodati 10,0 ml standardne otopine kalij-dihromata u slijepu probu nakon titracije i titrirati amonijum-fero sulfatom do krajnje tačke.)
7. Uzorak vode treba čuvati svježim i izmjeriti što je prije moguće.
Prednosti:
Visoka preciznost: Refluksna titracija je klasična metoda određivanja HPK. Nakon dugog perioda razvoja i provjere, njegova točnost je široko priznata. Može preciznije odražavati stvarni sadržaj organske tvari u vodi.
Široka primjena: Ova metoda je pogodna za različite vrste uzoraka vode, uključujući organske otpadne vode visoke i niske koncentracije.
Operativne specifikacije: Postoje detaljni operativni standardi i procesi, koji su pogodni za operatere da ih savladaju i implementiraju.
Nedostaci:
Dugotrajno: Titraciji refluksa obično je potrebno nekoliko sati da se završi određivanje uzorka, što očito nije pogodno za situaciju u kojoj se rezultati moraju brzo dobiti.
Velika potrošnja reagensa: Ova metoda zahtijeva upotrebu više hemijskih reagensa, što ne samo da je skupo, već i zagađuje okoliš u određenoj mjeri.
Složen rad: Operater mora imati određena hemijska znanja i eksperimentalne vještine, inače to može utjecati na točnost rezultata određivanja.
2. Spektrofotometrija brze digestije
(I) Princip
Uzorku se dodaje poznata količina rastvora kalij-dihromata, u mediju sa jakom sumpornom kiselinom, sa srebrnim sulfatom kao katalizatorom, a nakon visokotemperaturne digestije, fotometrijskom opremom utvrđuje se vrednost KPK. Budući da ova metoda ima kratko vrijeme određivanja, malo sekundarno zagađenje, malu zapreminu reagensa i nisku cijenu, većina laboratorija trenutno koristi ovu metodu. Međutim, ova metoda ima visoku cijenu instrumenta i nisku cijenu upotrebe, što je pogodno za dugotrajnu upotrebu COD jedinica.
(II) Oprema
Strana oprema je razvijena ranije, ali cijena je vrlo visoka, a vrijeme određivanja dugo. Cijena reagensa je općenito neprihvatljiva za korisnike, a tačnost nije velika, jer se standardi praćenja stranih instrumenata razlikuju od onih u mojoj zemlji, uglavnom zbog toga što se nivo tretmana vode i sistem upravljanja u stranim zemljama razlikuju od onih u mojoj zemlji. zemlja; Metoda spektrofotometrije brze digestije uglavnom se zasniva na uobičajenim metodama domaćih instrumenata. Katalitičko brzo određivanje metode COD je standard formulacije ove metode. Izmišljen je još početkom 1980-ih. Nakon više od 30 godina primjene, postao je standard industrije zaštite okoliša. Domaći instrument 5B se široko koristi u naučnim istraživanjima i službenom monitoringu. Domaći instrumenti su naširoko koristili zbog svojih cjenovnih prednosti i pravovremene postprodajne usluge.
(III) Koraci utvrđivanja
Uzmite 2,5 ml uzorka——dodajte reagens——probavite 10 minuta——hladite 2 minute——sipajte u kolorimetrijsku posudu——displej opreme direktno prikazuje koncentraciju HPK uzorka.
(IV) Mjere opreza
1. Uzorci vode sa visokim sadržajem hlora treba da koriste reagens sa visokim sadržajem hlora.
2. Otpadna tečnost je oko 10 ml, ali je jako kisela i treba je prikupiti i preraditi.
3. Uverite se da je površina kivete koja propušta svetlost čista.
Prednosti:
Brza brzina: brzoj metodi obično je potrebno samo nekoliko minuta do više od deset minuta da se završi određivanje uzorka, što je vrlo pogodno za situacije u kojima je potrebno brzo dobiti rezultate.
Manja potrošnja reagensa: U poređenju sa metodom refluksne titracije, brza metoda koristi manje hemijskih reagensa, ima niže troškove i ima manji uticaj na životnu sredinu.
Jednostavan rad: Operativni koraci brze metode su relativno jednostavni, a operater ne mora imati previsoko hemijsko znanje i eksperimentalne vještine.
Nedostaci:
Nešto niža tačnost: Pošto brza metoda obično koristi neke pojednostavljene hemijske reakcije i metode merenja, njena tačnost može biti nešto niža od metode refluksne titracije.
Ograničeni opseg primjene: Brza metoda je uglavnom pogodna za određivanje organskih otpadnih voda niske koncentracije. Za otpadne vode visoke koncentracije, rezultati određivanja mogu biti jako pogođeni.
Pod uticajem faktora interferencije: Brza metoda može proizvesti velike greške u nekim posebnim slučajevima, kao što je kada u uzorku vode postoje određene ometajuće supstance.
Ukratko, metoda refluksne titracije i brza metoda imaju svoje prednosti i nedostatke. Koju metodu odabrati ovisi o specifičnom scenariju aplikacije i potrebama. Kada je potrebna visoka preciznost i široka primjena, može se odabrati refluks titracija; kada su potrebni brzi rezultati ili se obrađuje veliki broj uzoraka vode, brza metoda je dobar izbor.
Lianhua, kao proizvođač instrumenata za ispitivanje kvaliteta vode već 42 godine, razvila je 20-minutniSpektrofotometrija brze digestije CODmetoda. Nakon velikog broja eksperimentalnih poređenja, uspio je postići grešku manju od 5%, a ima prednosti jednostavnog rada, brzih rezultata, niske cijene i kratkog vremena.
Vrijeme objave: Jun-07-2024
