Хемијска потражња за кисеоником се такође назива хемијска потражња за кисеоником (хемијска потражња за кисеоником), која се назива ЦОД. То је употреба хемијских оксиданата (као што је калијум перманганат) за оксидацију и разлагање супстанци које се могу оксидирати у води (као што су органске материје, нитрит, гвожђе соли, сулфид, итд.), а затим израчунати потрошњу кисеоника на основу количине заосталог оксиданс. Као и биохемијска потреба за кисеоником (БПК), он је важан показатељ загађења воде. Јединица ЦОД-а је ппм или мг/Л. Што је мања вредност, мање је загађење воде.
Редукционе супстанце у води укључују различите органске материје, нитрите, сулфиде, гвоздене соли итд. Али главна је органска материја. Због тога се хемијска потреба за кисеоником (ЦОД) често користи као индикатор за мерење количине органске материје у води. Што је већа хемијска потражња за кисеоником, то је озбиљније загађење воде органском материјом. Одређивање хемијске потребе за кисеоником (ЦОД) варира у зависности од одређивања редукујућих супстанци у узорцима воде и методе одређивања. Тренутно најчешће коришћене методе су кисела метода оксидације калијум перманганата и метода оксидације калијум дихромата. Метода калијум перманганата (КМнО4) има ниску стопу оксидације, али је релативно једноставна. Може се користити за одређивање релативне упоредне вредности органског садржаја у узорцима воде и узорцима чистих површинских и подземних вода. Метода калијум дихромата (К2Цр2О7) има високу стопу оксидације и добру поновљивост. Погодан је за одређивање укупне количине органске материје у узорцима воде у мониторингу отпадних вода.
Органска материја је веома штетна за индустријске системе воде. Вода која садржи велику количину органске материје контаминираће јоноизмењивачке смоле приликом проласка кроз систем за десалинизацију, посебно ањонске измењивачке смоле, што ће смањити капацитет размене смоле. Органска материја се може смањити за око 50% након предтретмана (коагулација, бистрење и филтрација), али се не може уклонити у систему за десалинизацију, па се често доводи у котао преко напојне воде, чиме се смањује пХ вредност котла. вода. Понекад се органска материја такође може унети у систем паре и кондензовану воду, што ће смањити пХ и изазвати корозију система. Висок садржај органске материје у систему циркулишуће воде ће подстаћи размножавање микроба. Дакле, било да се ради о десалинизацији, котловској или циркулационом систему воде, што је нижи ЦОД, то боље, али не постоји јединствени ограничавајући индекс. Када је ЦОД (метода КМнО4) > 5мг/Л у циркулационом систему воде за хлађење, квалитет воде је почео да се погоршава.
Хемијска потрошња кисеоника (ХПК) је мерни индикатор степена богатства воде органском материјом, а такође је и један од важних индикатора за мерење степена загађености воде. Са развојем индустријализације и порастом становништва, водна тела постају све загађенија, а развој детекције КПК се постепено побољшава.
Порекло детекције ЦОД може се пратити још од 1850-их, када су проблеми загађења воде привукли пажњу људи. У почетку је ЦОД коришћен као индикатор киселих напитака за мерење концентрације органске материје у пићима. Међутим, пошто у то време није успостављена потпуна метода мерења, дошло је до велике грешке у резултатима одређивања КПК.
Почетком 20. века, са напретком савремених метода хемијске анализе, метода детекције КПК је постепено унапређивана. Немачки хемичар Хасе је 1918. дефинисао ХПК као укупну количину органске материје која се троши оксидацијом у киселом раствору. Након тога, он је предложио нову методу одређивања ХПК, а то је да се као оксидант користи раствор хром-диоксида високе концентрације. Ова метода може ефикасно оксидирати органску материју у угљен-диоксид и воду и измерити потрошњу оксиданата у раствору пре и после оксидације да би се одредила вредност КПК.
Међутим, постепено су се појавили недостаци ове методе. Прво, припрема и рад реагенаса су релативно компликовани, што повећава потешкоће и дуготрајност експеримента. Друго, раствори хром-диоксида високе концентрације су штетни по животну средину и нису погодни за практичну примену. Стога су накнадне студије постепено тражиле једноставнију и тачнију методу одређивања ХПК.
Током 1950-их, холандски хемичар Фриис је изумео нову методу одређивања ХПК, која користи персулфурну киселину високе концентрације као оксидант. Овај метод је једноставан за руковање и има високу тачност, што у великој мери побољшава ефикасност детекције ЦОД-а. Међутим, употреба персулфурне киселине носи и одређене опасности по безбедност, па је ипак потребно обратити пажњу на безбедност рада.
Након тога, са брзим развојем технологије инструментације, метода одређивања ЦОД-а постепено је постигла аутоматизацију и интелигенцију. Седамдесетих година прошлог века појавио се први аутоматски анализатор ЦОД, који може да реализује потпуно аутоматску обраду и детекцију узорака воде. Овај инструмент не само да побољшава тачност и стабилност одређивања ХПК, већ и значајно побољшава радну ефикасност.
Са повећањем еколошке свести и побољшањем регулаторних захтева, метод детекције КПК се такође континуирано оптимизује. Последњих година, развој фотоелектричне технологије, електрохемијских метода и технологије биосензора промовисао је иновацију технологије детекције ЦОД. На пример, фотоелектрична технологија може да одреди садржај ХПК у узорцима воде променом фотоелектричних сигнала, уз краће време детекције и једноставнији рад. Електрохемијска метода користи електрохемијске сензоре за мерење вредности ЦОД, што има предности високе осетљивости, брзог одговора и нема потребе за реагенсима. Биосензорска технологија користи биолошке материјале за специфично откривање органске материје, што побољшава тачност и специфичност одређивања ХПК.
Методе детекције ЦОД-а су прошле кроз процес развоја од традиционалне хемијске анализе до модерне инструментације, фотоелектричне технологије, електрохемијских метода и биосензорске технологије у последњих неколико деценија. Са напретком науке и технологије и повећањем потражње, технологија детекције ЦОД-а се и даље унапређује и иновира. У будућности се може предвидети да ће се, како људи обраћају више пажње на проблеме загађења животне средине, технологија детекције ЦОД-а даље развијати и постати бржа, тачнија и поузданија метода детекције квалитета воде.
Тренутно, лабораторије углавном користе следеће две методе за откривање ХПК.
1. Метода одређивања ХПК
Стандардна метода калијум дихромата, позната и као метода рефлукса (Национални стандард Народне Републике Кине)
(И) Принцип
У узорак воде додати одређену количину калијум дихромата и катализатора сребрног сулфата, загревати и рефлуксовати одређено време у јакој киселој средини, део калијум дихромата се редукује оксидирајућим супстанцама у узорку воде, а остатак калијум дихромат се титрира са амонијум-феро сулфатом. Вредност ЦОД се израчунава на основу количине потрошене калијум дихромата.
Пошто је овај стандард формулисан 1989. године, постоје многи недостаци у његовом мерењу са тренутним стандардом:
1. Потребно је превише времена, а сваки узорак треба рефлуксовати 2 сата;
2. Опрема за рефлукс заузима велики простор, што отежава одређивање серије;
3. Цена анализе је висока, посебно за сребрни сулфат;
4. Током процеса одређивања, отпад рефлуксне воде је невероватан;
5. Токсичне соли живе склоне су секундарном загађењу;
6. Количина употребљених реагенса је велика, а трошкови потрошног материјала су високи;
7. Процес тестирања је компликован и није погодан за унапређење.
(ИИ) Опрема
1. Уређај за рефлукс од потпуно стакла од 250 мл
2. Уређај за грејање (електрична пећ)
3. 25мЛ или 50мЛ киселинска бирета, конусна боца, пипета, волуметријска боца итд.
(ИИИ) Реагенси
1. Стандардни раствор калијум дихромата (ц1/6К2Цр2О7=0,2500мол/Л)
2. Раствор индикатора фероцијаната
3. Стандардни раствор амонијум-феро сулфата [ц(НХ4)2Фе(СО4)2·6Х2О≈0,1мол/Л] (калибрирајте пре употребе)
4. Раствор сумпорна киселина-сребро сулфат
Стандардна метода калијум дихромата
(ИВ) Кораци утврђивања
Калибрација амонијум-феро сулфата: Прецизно пипетирајте 10,00 мЛ стандардног раствора калијум-дихромата у конусни балон од 500 мЛ, разблажите водом до око 110 мЛ, полако додајте 30 мЛ концентроване сумпорне киселине и добро протресите. Након хлађења, додати 3 капи раствора индикатора фероцијаната (око 0,15 мЛ) и титрирати раствором амонијум-феро сулфата. Крајња тачка је када се боја раствора промени од жуте преко плаво-зелене до црвенкасто браон.
(В) Одлучност
Узмите 20мЛ узорка воде (ако је потребно, узмите мање и додајте воду до 20 или разблажите пре узимања), додајте 10мЛ калијум дихромата, укључите уређај за рефлукс, а затим додајте 30мЛ сумпорне киселине и сребрног сулфата, загрејте и рефлуксујте 2х . Након хлађења, исперите зид цеви кондензатора са 90,00 мЛ воде и уклоните конусни балон. Након што се раствор поново охлади, додати 3 капи раствора индикатора гвожђе киселине и титрирати стандардним раствором амонијум-феро сулфата. Боја раствора се мења од жуте преко плаво-зелене до црвенкасто браон, што је крајња тачка. Забележите количину стандардног раствора амонијум-феро-сулфата. Приликом мерења узорка воде, узмите 20,00 мЛ редестиловане воде и извршите празан експеримент према истим радним корацима. Забележите количину стандардног раствора амонијум-феро сулфата коришћеног у слепој титрацији.
Стандардна метода калијум дихромата
(ВИ) Обрачун
ЦОДЦр(О2, мг/Л)=[8×1000(В0-В1)·Ц]/В
(ВИИ) Мере предострожности
1. Максимална количина хлоридног јона у комплексу са 0,4 г живиног сулфата може да достигне 40 мг. Ако се узме 20.00мЛ узорка воде, максимална концентрација хлоридних јона од 2000мг/Л може бити комплексирана. Ако је концентрација хлоридних јона ниска, може се додати мала количина живиног сулфата да би се одржао живин сулфат: хлоридни јони = 10:1 (В/В). Ако се таложи мала количина живиног хлорида, то не утиче на одређивање.
2. Опсег ЦОД одређен овом методом је 50-500мг/Л. За узорке воде са хемијском потребом кисеоника мањом од 50 мг/Л, уместо тога треба користити стандардни раствор калијум дихромата од 0,0250 мол/Л. За повратну титрацију треба користити стандардни раствор амонијум-феро сулфата од 0,01 мол/Л. За узорке воде са ЦОД већим од 500 мг/Л, разблажите их пре одређивања.
3. Након што је узорак воде загрејан и рефлуксован, преостала количина калијум дихромата у раствору треба да буде 1/5-4/5 додате количине.
4. Када се користи стандардни раствор калијум хидроген фталата за проверу квалитета и технологије рада реагенса, пошто је теоретски ЦОДЦр сваког грама калијум хидроген фталата 1,176 г, 0,4251 г калијум хидроген фталата (ХООЦЦ6Х4ЦООК) је растворено у води, пребачен у волуметријски балон од 1000 мЛ и разблажен до ознаке са редестилованом водом да би се добио стандардни раствор ЦОДцр од 500 мг/Л. Припремите га свеже када се користи.
5. Резултат одређивања ЦОДЦр треба да задржи четири значајне цифре.
6. Током сваког експеримента, стандардни раствор за титрацију амонијум-феро сулфата треба калибрисати, а промену концентрације треба обратити посебну пажњу када је собна температура висока. (Такође можете додати 10,0 мл стандардног раствора калијум дихромата у бланко након титрације и титрирати са амонијум-феро сулфатом до крајње тачке.)
7. Узорак воде треба да буде свеж и измерен што је пре могуће.
Предности:
Висока прецизност: Рефлукс титрација је класична метода одређивања ХПК. Након дугог периода развоја и верификације, његова тачност је широко призната. Може прецизније да одражава стварни садржај органске материје у води.
Широка примена: Ова метода је погодна за различите врсте узорака воде, укључујући органске отпадне воде високе и ниске концентрације.
Оперативне спецификације: Постоје детаљни оперативни стандарди и процеси, који су погодни за оператере да савладају и имплементирају.
Недостаци:
Дуготрајно: Титрацији рефлукса обично је потребно неколико сати да се заврши одређивање узорка, што очигледно није погодно за ситуацију у којој се резултати морају брзо добити.
Велика потрошња реагенса: Ова метода захтева употребу више хемијских реагенса, што не само да је скупо, већ и загађује животну средину у одређеној мери.
Комплексан рад: Оператер треба да има одређена хемијска знања и експерименталне вештине, иначе може утицати на тачност резултата одређивања.
2. Спектрофотометрија брзе дигестије
(И) Принцип
Узорак се додаје са познатом количином раствора калијум-дихромата, у медијуму са јаком сумпорном киселином, са сребрним сулфатом као катализатором, а после високотемпературне дигестије, вредност ХПК се утврђује фотометријском опремом. Пошто ова метода има кратко време одређивања, мало секундарно загађење, малу запремину реагенса и ниску цену, већина лабораторија тренутно користи ову методу. Међутим, овај метод има високу цену инструмента и ниску цену употребе, што је погодно за дуготрајну употребу ЦОД јединица.
(ИИ) Опрема
Страна опрема је развијена раније, али цена је веома висока, а време одређивања дуго. Цена реагенса је генерално недоступна за кориснике, а тачност није велика, јер се стандарди праћења страних инструмената разликују од оних у мојој земљи, углавном зато што се ниво пречишћавања воде и систем управљања у страним земљама разликују од оних у мојој земљи. земља; метода спектрофотометрије брзе дигестије углавном се заснива на уобичајеним методама домаћих инструмената. Каталитичко брзо одређивање методе ЦОД је стандард формулације ове методе. Измишљен је још почетком 1980-их. После више од 30 година примене, постао је стандард индустрије заштите животне средине. Домаћи инструмент 5Б има широку примену у научним истраживањима и званичном мониторингу. Домаћи инструменти су нашироко коришћени због својих предности у цени и благовремене постпродајне услуге.
(ИИИ) Кораци утврђивања
Узмите 2,5 мл узорка——додајте реагенс——варите 10 минута——хладите 2 минута——сипајте у колориметријску посуду——дисплеј опреме директно приказује концентрацију ХПК узорка.
(ИВ) Мере предострожности
1. Узорци воде са високим садржајем хлора треба да користе реагенс са високим садржајем хлора.
2. Отпадна течност је око 10мл, али је веома кисела и треба је сакупљати и прерађивати.
3. Уверите се да је површина кивете која пропушта светлост чиста.
Предности:
Брза брзина: брзој методи обично је потребно само неколико минута до више од десет минута да се заврши одређивање узорка, што је веома погодно за ситуације у којима се резултати морају брзо добити.
Мања потрошња реагенса: У поређењу са методом рефлуксне титрације, брза метода користи мање хемијских реагенса, има ниже трошкове и има мањи утицај на животну средину.
Лако руковање: Оперативни кораци брзе методе су релативно једноставни, а оператер не мора да има превисоко хемијско знање и експерименталне вештине.
Недостаци:
Нешто нижа тачност: Пошто брза метода обично користи неке поједностављене хемијске реакције и методе мерења, њена тачност може бити нешто нижа од методе рефлуксне титрације.
Ограничени опсег примене: Брза метода је углавном погодна за одређивање органских отпадних вода ниске концентрације. За отпадне воде високе концентрације, резултати његовог одређивања могу бити у великој мери погођени.
Под утицајем фактора интерференције: Брза метода може произвести велике грешке у неким посебним случајевима, као што је када у узорку воде постоје одређене ометајуће супстанце.
Укратко, метода рефлуксне титрације и брза метода имају своје предности и недостатке. Који метод одабрати зависи од специфичног сценарија апликације и потреба. Када је потребна висока прецизност и широка примењивост, може се изабрати рефлукс титрација; када су потребни брзи резултати или се обрађује велики број узорака воде, брза метода је добар избор.
Лианхуа, као произвођач инструмената за испитивање квалитета воде већ 42 године, развила је 20-минутниСпектрофотометрија брзе дигестије ЦОДметодом. Након великог броја експерименталних поређења, успео је да постигне грешку мању од 5%, а има предности једноставног рада, брзих резултата, ниске цене и кратког времена.
Време поста: Јун-07-2024
