Permintaan oksigen kimia juga dipanggil permintaan oksigen kimia (chemical oxygen demand), dirujuk sebagai COD. Ia adalah penggunaan oksida kimia (seperti kalium permanganat) untuk mengoksida dan menguraikan bahan boleh teroksida dalam air (seperti bahan organik, nitrit, garam ferus, sulfida, dll.), dan kemudian mengira penggunaan oksigen berdasarkan jumlah baki. pengoksida. Seperti permintaan oksigen biokimia (BOD), ia adalah penunjuk penting pencemaran air. Unit COD ialah ppm atau mg/L. Semakin kecil nilainya, semakin ringan pencemaran air.
Bahan pengurangan dalam air termasuk pelbagai bahan organik, nitrit, sulfida, garam ferus, dll. Tetapi yang utama adalah bahan organik. Oleh itu, permintaan oksigen kimia (COD) sering digunakan sebagai penunjuk untuk mengukur jumlah bahan organik dalam air. Semakin besar permintaan oksigen kimia, semakin serius pencemaran air oleh bahan organik. Penentuan permintaan oksigen kimia (COD) berbeza dengan penentuan bahan pengurangan dalam sampel air dan kaedah penentuan. Kaedah yang paling biasa digunakan pada masa ini ialah kaedah pengoksidaan kalium permanganat berasid dan kaedah pengoksidaan kalium dikromat. Kaedah kalium permanganat (KMnO4) mempunyai kadar pengoksidaan yang rendah, tetapi agak mudah. Ia boleh digunakan untuk menentukan nilai perbandingan relatif kandungan organik dalam sampel air dan air permukaan bersih dan sampel air bawah tanah. Kaedah kalium dikromat (K2Cr2O7) mempunyai kadar pengoksidaan yang tinggi dan kebolehulangan yang baik. Ia sesuai untuk menentukan jumlah jumlah bahan organik dalam sampel air dalam pemantauan air sisa.
Bahan organik sangat berbahaya kepada sistem air industri. Air yang mengandungi sejumlah besar bahan organik akan mencemarkan resin penukar ion apabila melalui sistem penyahgaraman, terutamanya resin penukar anion, yang akan mengurangkan kapasiti pertukaran resin. Bahan organik boleh dikurangkan kira-kira 50% selepas prarawatan (pembekuan, penjelasan dan penapisan), tetapi ia tidak boleh dikeluarkan dalam sistem penyahgaraman, jadi ia sering dibawa ke dalam dandang melalui air suapan, yang mengurangkan nilai pH dandang. air. Kadangkala bahan organik juga boleh dibawa ke dalam sistem stim dan air kondensat, yang akan mengurangkan pH dan menyebabkan sistem kakisan. Kandungan bahan organik yang tinggi dalam sistem air beredar akan menggalakkan pembiakan mikrob. Oleh itu, sama ada untuk penyahgaraman, air dandang atau sistem air beredar, lebih rendah COD, lebih baik, tetapi tidak ada indeks had bersatu. Apabila COD (kaedah KMnO4) > 5mg/L dalam sistem air penyejuk yang beredar, kualiti air telah mula merosot.
Permintaan oksigen kimia (COD) ialah penunjuk ukuran sejauh mana air kaya dengan bahan organik, dan ia juga merupakan salah satu petunjuk penting untuk mengukur tahap pencemaran air. Dengan perkembangan perindustrian dan pertambahan penduduk, badan air menjadi semakin tercemar, dan pembangunan pengesanan COD telah bertambah baik secara beransur-ansur.
Asal usul pengesanan COD boleh dikesan pada tahun 1850-an, apabila masalah pencemaran air telah menarik perhatian orang ramai. Pada mulanya, COD digunakan sebagai penunjuk minuman berasid untuk mengukur kepekatan bahan organik dalam minuman. Walau bagaimanapun, oleh kerana kaedah pengukuran yang lengkap belum diwujudkan pada masa itu, terdapat ralat besar dalam keputusan penentuan COD.
Pada awal abad ke-20, dengan kemajuan kaedah analisis kimia moden, kaedah pengesanan COD telah dipertingkatkan secara beransur-ansur. Pada tahun 1918, ahli kimia Jerman Hasse mendefinisikan COD sebagai jumlah bahan organik yang digunakan oleh pengoksidaan dalam larutan berasid. Selepas itu, beliau mencadangkan kaedah penentuan COD baharu, iaitu menggunakan larutan kromium dioksida berkepekatan tinggi sebagai pengoksida. Kaedah ini berkesan boleh mengoksidakan bahan organik kepada karbon dioksida dan air, dan mengukur penggunaan oksidan dalam larutan sebelum dan selepas pengoksidaan untuk menentukan nilai COD.
Walau bagaimanapun, kelemahan kaedah ini secara beransur-ansur muncul. Pertama, penyediaan dan operasi reagen adalah agak rumit, yang meningkatkan kesukaran dan memakan masa eksperimen. Kedua, larutan kromium dioksida berkepekatan tinggi berbahaya kepada alam sekitar dan tidak kondusif untuk aplikasi praktikal. Oleh itu, kajian seterusnya secara beransur-ansur mencari kaedah penentuan COD yang lebih mudah dan tepat.
Pada tahun 1950-an, ahli kimia Belanda Friis mencipta kaedah penentuan COD baru, yang menggunakan asid persulfurik berkepekatan tinggi sebagai oksidan. Kaedah ini mudah dikendalikan dan mempunyai ketepatan yang tinggi, yang sangat meningkatkan kecekapan pengesanan COD. Walau bagaimanapun, penggunaan asid persulfurik juga mempunyai bahaya keselamatan tertentu, jadi masih perlu memberi perhatian kepada keselamatan operasi.
Selepas itu, dengan perkembangan pesat teknologi instrumentasi, kaedah penentuan COD secara beransur-ansur mencapai automasi dan kecerdasan. Pada tahun 1970-an, penganalisis automatik COD pertama muncul, yang dapat merealisasikan pemprosesan dan pengesanan sampel air secara automatik sepenuhnya. Instrumen ini bukan sahaja meningkatkan ketepatan dan kestabilan penentuan COD, tetapi juga meningkatkan kecekapan kerja.
Dengan peningkatan kesedaran alam sekitar dan peningkatan keperluan kawal selia, kaedah pengesanan COD juga sedang dioptimumkan secara berterusan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pembangunan teknologi fotoelektrik, kaedah elektrokimia dan teknologi biosensor telah menggalakkan inovasi teknologi pengesanan COD. Sebagai contoh, teknologi fotoelektrik boleh menentukan kandungan COD dalam sampel air dengan menukar isyarat fotoelektrik, dengan masa pengesanan yang lebih singkat dan operasi yang lebih mudah. Kaedah elektrokimia menggunakan penderia elektrokimia untuk mengukur nilai COD, yang mempunyai kelebihan kepekaan tinggi, tindak balas pantas dan tidak memerlukan reagen. Teknologi biosensor menggunakan bahan biologi untuk mengesan bahan organik secara khusus, yang meningkatkan ketepatan dan kekhususan penentuan COD.
Kaedah pengesanan COD telah melalui proses pembangunan daripada analisis kimia tradisional kepada instrumentasi moden, teknologi fotoelektrik, kaedah elektrokimia dan teknologi biosensor dalam beberapa dekad yang lalu. Dengan kemajuan sains dan teknologi serta peningkatan permintaan, teknologi pengesanan COD masih ditambah baik dan diinovasikan. Pada masa hadapan, dapat diramalkan bahawa apabila orang ramai memberi lebih perhatian kepada isu pencemaran alam sekitar, teknologi pengesanan COD akan terus berkembang dan menjadi kaedah pengesanan kualiti air yang lebih pantas, lebih tepat dan boleh dipercayai.
Pada masa ini, makmal terutamanya menggunakan dua kaedah berikut untuk mengesan COD.
1. Kaedah penentuan COD
Kaedah standard kalium dikromat, juga dikenali sebagai kaedah refluks (Standard Kebangsaan Republik Rakyat China)
(I) Prinsip
Tambah sejumlah kalium dikromat dan pemangkin perak sulfat kepada sampel air, haba dan refluks untuk tempoh masa tertentu dalam medium berasid kuat, sebahagian daripada kalium dikromat dikurangkan oleh bahan-bahan yang boleh teroksida dalam sampel air, dan baki kalium dikromat dititrasi dengan ammonium ferus sulfat. Nilai COD dikira berdasarkan jumlah kalium dikromat yang digunakan.
Oleh kerana piawaian ini dirumuskan pada tahun 1989, terdapat banyak kelemahan dalam mengukurnya dengan piawaian semasa:
1. Ia mengambil terlalu banyak masa, dan setiap sampel perlu direfluks selama 2 jam;
2. Peralatan refluks menduduki ruang yang besar, menjadikan penentuan kelompok sukar;
3. Kos analisis adalah tinggi, terutamanya untuk perak sulfat;
4. Semasa proses penentuan, sisa air refluks adalah menakjubkan;
5. Garam merkuri toksik terdedah kepada pencemaran sekunder;
6. Jumlah reagen yang digunakan adalah besar, dan kos bahan habis pakai adalah tinggi;
7. Proses ujian adalah rumit dan tidak sesuai untuk kenaikan pangkat.
(II) Peralatan
1. 250mL peranti refluks semua kaca
2. Alat pemanas (relau elektrik)
3. 25mL atau 50mL buret asid, kelalang kon, pipet, kelalang volumetrik, dsb.
(III) Reagen
1. Larutan piawai kalium dikromat (c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L)
2. Larutan penunjuk ferosianat
3. Larutan piawai ammonium ferus sulfat [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L] (tentukur sebelum digunakan)
4. Asid sulfurik-larutan sulfat perak
Kaedah piawai kalium dikromat
(IV) Langkah penentuan
Penentukuran ammonium ferus sulfat: Pipet dengan tepat 10.00mL larutan piawai kalium dikromat ke dalam kelalang kon 500mL, cairkan kepada kira-kira 110mL dengan air, tambah perlahan-lahan 30mL asid sulfurik pekat, dan goncang dengan baik. Selepas penyejukan, tambahkan 3 titis larutan penunjuk ferrosianat (kira-kira 0.15mL) dan titrasi dengan larutan ammonium ferus sulfat. Titik akhir ialah apabila warna larutan berubah daripada kuning kepada biru-hijau kepada perang kemerahan.
(V) Keazaman
Ambil 20mL sampel air (jika perlu, ambil kurang dan tambah air kepada 20 atau cairkan sebelum mengambil), tambah 10mL kalium dikromat, pasangkan peranti refluks, dan kemudian tambah 30mL asid sulfurik dan perak sulfat, haba dan refluks selama 2j . Selepas menyejukkan, bilas dinding tiub pemeluwap dengan 90.00mL air dan keluarkan kelalang kon. Selepas larutan disejukkan semula, tambahkan 3 titis larutan penunjuk asid ferus dan titrasi dengan larutan piawai ammonium ferus sulfat. Warna larutan berubah dari kuning kepada biru-hijau kepada perang kemerahan, yang merupakan titik akhir. Catatkan jumlah larutan piawai ammonium ferus sulfat. Semasa mengukur sampel air, ambil 20.00mL air suling semula dan lakukan eksperimen kosong mengikut langkah pengendalian yang sama. Rekodkan jumlah larutan piawai ammonium ferus sulfat yang digunakan dalam pentitratan kosong.
Kaedah piawai kalium dikromat
(VI) Pengiraan
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Langkah berjaga-jaga
1. Jumlah maksimum ion klorida yang dikomplekskan dengan 0.4g merkuri sulfat boleh mencapai 40mg. Jika 20.00mL sampel air diambil, kepekatan ion klorida maksimum 2000mg/L boleh dikomplekskan. Jika kepekatan ion klorida adalah rendah, sejumlah kecil merkuri sulfat boleh ditambah untuk mengekalkan merkuri sulfat: ion klorida = 10:1 (W/W). Jika sejumlah kecil merkuri klorida memendakan, ia tidak menjejaskan penentuan.
2. Julat COD yang ditentukan oleh kaedah ini ialah 50-500mg/L. Untuk sampel air dengan permintaan oksigen kimia kurang daripada 50mg/L, larutan piawai kalium dikromat 0.0250mol/L hendaklah digunakan sebaliknya. 0.01mol/L larutan piawai ammonium ferus sulfat hendaklah digunakan untuk pentitratan belakang. Untuk sampel air dengan COD lebih daripada 500mg/L, cairkannya sebelum penentuan.
3. Selepas sampel air dipanaskan dan direfluks, baki jumlah kalium dikromat dalam larutan hendaklah 1/5-4/5 daripada jumlah tambahan.
4. Apabila menggunakan larutan piawai kalium hidrogen phthalate untuk memeriksa kualiti dan teknologi operasi reagen, kerana CODCr teori setiap gram kalium hidrogen phthalate ialah 1.176g, 0.4251g kalium hidrogen phthalate (HOOCC6H4COOK) dilarutkan dalam air disuling semula, dipindahkan ke dalam kelalang isipadu 1000mL, dan dicairkan sehingga tanda dengan air suling semula untuk menjadikannya larutan standard CODcr 500mg/L. Sediakan ia segar apabila digunakan.
5. Keputusan penentuan CODCr hendaklah mengekalkan empat digit bererti.
6. Semasa setiap eksperimen, larutan pentitratan piawai ammonium ferus sulfat hendaklah ditentukur, dan perubahan kepekatan perlu diberi perhatian khusus apabila suhu bilik tinggi. (Anda juga boleh menambah 10.0ml larutan piawai kalium dikromat ke tempat kosong selepas pentitratan dan titrasi dengan ammonium ferus sulfat ke titik akhir.)
7. Sampel air hendaklah disimpan segar dan disukat secepat mungkin.
Kelebihan:
Ketepatan tinggi: Pentitratan refluks ialah kaedah penentuan COD klasik. Selepas tempoh pembangunan dan pengesahan yang panjang, ketepatannya telah diiktiraf secara meluas. Ia boleh mencerminkan kandungan sebenar bahan organik dalam air dengan lebih tepat.
Aplikasi meluas: Kaedah ini sesuai untuk pelbagai jenis sampel air, termasuk air sisa organik berkepekatan tinggi dan kepekatan rendah.
Spesifikasi operasi: Terdapat piawaian dan proses operasi terperinci, yang mudah untuk dikuasai dan dilaksanakan oleh pengendali.
Kelemahan:
Memakan masa: Pentitratan refluks biasanya mengambil masa beberapa jam untuk melengkapkan penentuan sampel, yang jelas tidak kondusif kepada keadaan di mana keputusan perlu diperolehi dengan cepat.
Penggunaan reagen yang tinggi: Kaedah ini memerlukan penggunaan lebih banyak reagen kimia, yang bukan sahaja mahal, tetapi juga mencemarkan alam sekitar pada tahap tertentu.
Operasi kompleks: Pengendali perlu mempunyai pengetahuan kimia dan kemahiran eksperimen tertentu, jika tidak, ia boleh menjejaskan ketepatan keputusan penentuan.
2. Spektrofotometri pencernaan cepat
(I) Prinsip
Sampel ditambah dengan jumlah larutan kalium dikromat yang diketahui, dalam medium asid sulfurik yang kuat, dengan perak sulfat sebagai pemangkin, dan selepas penghadaman suhu tinggi, nilai COD ditentukan oleh peralatan fotometrik. Memandangkan kaedah ini mempunyai masa penentuan yang singkat, pencemaran sekunder yang kecil, isipadu reagen yang kecil dan kos yang rendah, kebanyakan makmal kini menggunakan kaedah ini. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai kos instrumen yang tinggi dan kos penggunaan yang rendah, yang sesuai untuk penggunaan jangka panjang unit COD.
(II) Peralatan
Peralatan asing telah dibangunkan lebih awal, tetapi harganya sangat tinggi, dan masa penentuan adalah panjang. Harga reagen secara amnya tidak mampu dimiliki oleh pengguna, dan ketepatannya tidak terlalu tinggi, kerana piawaian pemantauan instrumen asing adalah berbeza dari negara saya, terutamanya kerana tahap rawatan air dan sistem pengurusan negara asing berbeza daripada piawaian saya. negara; kaedah spektrofotometri penghadaman cepat terutamanya berdasarkan kaedah biasa instrumen domestik. Penentuan pantas pemangkin kaedah COD adalah piawai perumusan kaedah ini. Ia dicipta seawal awal 1980-an. Selepas lebih daripada 30 tahun permohonan, ia telah menjadi standard industri perlindungan alam sekitar. Instrumen 5B domestik telah digunakan secara meluas dalam penyelidikan saintifik dan pemantauan rasmi. Instrumen domestik telah digunakan secara meluas kerana kelebihan harganya dan perkhidmatan selepas jualan yang tepat pada masanya.
(III) Langkah penentuan
Ambil 2.5ml sampel—–tambah reagen—–cerna selama 10 minit—–sejukkan selama 2 minit—–tuang ke dalam pinggan kolorimetrik—–paparan peralatan memaparkan terus kepekatan COD sampel.
(IV) Langkah berjaga-jaga
1. Sampel air berklorin tinggi hendaklah menggunakan reagen berklorin tinggi.
2. Cecair sisa adalah kira-kira 10ml, tetapi ia sangat berasid dan perlu dikumpul dan diproses.
3. Pastikan permukaan pemancar cahaya kuvet bersih.
Kelebihan:
Kelajuan pantas: Kaedah pantas biasanya hanya mengambil masa beberapa minit hingga lebih sepuluh minit untuk melengkapkan penentuan sampel, yang sangat sesuai untuk situasi di mana keputusan perlu diperolehi dengan cepat.
Penggunaan reagen yang lebih sedikit: Berbanding dengan kaedah pentitratan refluks, kaedah pantas menggunakan lebih sedikit reagen kimia, mempunyai kos yang lebih rendah dan mempunyai kesan yang kurang terhadap alam sekitar.
Operasi mudah: Langkah-langkah operasi kaedah pantas adalah agak mudah, dan pengendali tidak perlu mempunyai pengetahuan kimia dan kemahiran eksperimen yang terlalu tinggi.
Kelemahan:
Ketepatan sedikit lebih rendah: Memandangkan kaedah pantas biasanya menggunakan beberapa tindak balas kimia yang dipermudahkan dan kaedah pengukuran, ketepatannya mungkin lebih rendah sedikit daripada kaedah pentitratan refluks.
Skop penggunaan terhad: Kaedah pantas terutamanya sesuai untuk penentuan air sisa organik berkepekatan rendah. Untuk air sisa berkepekatan tinggi, keputusan penentuannya mungkin sangat terjejas.
Dijejaskan oleh faktor gangguan: Kaedah pantas mungkin menghasilkan ralat besar dalam beberapa kes khas, seperti apabila terdapat bahan mengganggu tertentu dalam sampel air.
Secara ringkasnya, kaedah pentitratan refluks dan kaedah pantas masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Kaedah yang mana untuk dipilih bergantung pada senario dan keperluan aplikasi tertentu. Apabila ketepatan tinggi dan kebolehgunaan luas diperlukan, pentitratan refluks boleh dipilih; apabila keputusan pantas diperlukan atau sejumlah besar sampel air diproses, kaedah pantas adalah pilihan yang baik.
Lianhua, sebagai pengeluar instrumen ujian kualiti air selama 42 tahun, telah membangunkan 20 minitCOD spektrofotometri pencernaan cepatkaedah. Selepas sejumlah besar perbandingan eksperimen, ia telah dapat mencapai ralat kurang daripada 5%, dan mempunyai kelebihan operasi mudah, keputusan cepat, kos rendah dan masa yang singkat.
Masa siaran: Jun-07-2024
