Kimyasal oksijen talebi aynı zamanda KOİ olarak adlandırılan kimyasal oksijen talebi (kimyasal oksijen talebi) olarak da adlandırılır. Sudaki oksitlenebilir maddeleri (organik madde, nitrit, demir tuzu, sülfit vb. gibi) oksitlemek ve ayrıştırmak için kimyasal oksidanların (potasyum permanganat gibi) kullanılması ve ardından artık madde miktarına göre oksijen tüketiminin hesaplanmasıdır. oksidan. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) gibi, su kirliliğinin önemli bir göstergesidir. KOİ birimi ppm veya mg/L'dir. Değer ne kadar küçük olursa, su kirliliği o kadar hafif olur.
Sudaki indirgeyici maddeler arasında çeşitli organik maddeler, nitrit, sülfür, demir tuzu vb. bulunur. Ancak asıl önemli olan organik maddedir. Bu nedenle kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), sudaki organik madde miktarını ölçmek için sıklıkla bir gösterge olarak kullanılır. Kimyasal oksijen talebi ne kadar büyük olursa, suyun organik maddelerden kaynaklanan kirliliği de o kadar ciddi olur. Kimyasal oksijen ihtiyacının (COD) belirlenmesi, su numunelerindeki indirgeyici maddelerin belirlenmesine ve belirleme yöntemine göre değişir. Şu anda en yaygın olarak kullanılan yöntemler, asidik potasyum permanganat oksidasyon yöntemi ve potasyum dikromat oksidasyon yöntemidir. Potasyum permanganat (KMnO4) yönteminin oksidasyon hızı düşüktür ancak nispeten basittir. Su örnekleri ile temiz yüzey suyu ve yeraltı suyu örneklerindeki organik içeriğin göreceli karşılaştırmalı değerini belirlemek için kullanılabilir. Potasyum dikromat (K2Cr2O7) yöntemi yüksek oksidasyon oranına ve iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir. Atık su izlemede su numunelerindeki toplam organik madde miktarının belirlenmesi için uygundur.
Organik madde endüstriyel su sistemlerine çok zararlıdır. Büyük miktarda organik madde içeren su, tuzdan arındırma sisteminden geçerken iyon değiştirme reçinelerini, özellikle de anyon değiştirme reçinelerini kirletecek ve bu da reçinenin değiştirme kapasitesini azaltacaktır. Organik madde, ön arıtmadan (pıhtılaşma, berraklaştırma ve filtreleme) sonra yaklaşık %50 oranında azaltılabilir, ancak tuzdan arındırma sisteminde giderilemez, bu nedenle genellikle besleme suyu yoluyla kazana getirilir ve bu da kazanın pH değerini düşürür. su. Bazen buhar sistemine ve yoğuşma suyuna organik madde de girebilir, bu da pH'ı düşürecek ve sistemin korozyonuna neden olacaktır. Dolaşımdaki su sistemindeki yüksek organik madde içeriği mikrobiyal üremeyi teşvik edecektir. Bu nedenle tuzdan arındırma, kazan suyu veya sirkülasyon suyu sistemi için KOİ ne kadar düşük olursa o kadar iyidir, ancak birleşik bir sınırlayıcı indeks yoktur. Sirkülasyonlu soğutma suyu sisteminde KOİ (KMnO4 yöntemi) > 5mg/L olduğunda su kalitesi bozulmaya başlamıştır.
Kimyasal oksijen ihtiyacı (COD), suyun organik madde açısından ne derece zengin olduğunu gösteren bir ölçüm göstergesi olup, aynı zamanda su kirliliğinin derecesinin ölçülmesinde de önemli göstergelerden biridir. Sanayileşmenin gelişmesi ve nüfusun artmasıyla birlikte su kütleleri giderek daha fazla kirleniyor ve KOİ tespitinin gelişimi giderek artıyor.
COD tespitinin kökeni, su kirliliği sorunlarının insanların dikkatini çektiği 1850'li yıllara kadar uzanabilir. Başlangıçta COD, içeceklerdeki organik madde konsantrasyonunu ölçmek için asitli içeceklerin bir göstergesi olarak kullanıldı. Ancak o dönemde tam bir ölçüm yöntemi oluşturulamadığından KOİ tespit sonuçlarında büyük bir hata söz konusuydu.
20. yüzyılın başlarında modern kimyasal analiz yöntemlerinin gelişmesiyle KOİ tespit yöntemi giderek geliştirildi. 1918'de Alman kimyager Hasse KOİ'yi asidik bir çözeltide oksidasyonla tüketilen toplam organik madde miktarı olarak tanımladı. Daha sonra, oksidan olarak yüksek konsantrasyonlu krom dioksit çözeltisinin kullanıldığı yeni bir KOİ belirleme yöntemi önerdi. Bu yöntem, organik maddeyi karbondioksit ve suya etkili bir şekilde oksitleyebilir ve KOİ değerini belirlemek için oksidasyondan önce ve sonra çözeltideki oksidanların tüketimini ölçebilir.
Ancak yavaş yavaş bu yöntemin eksiklikleri ortaya çıktı. Birincisi, reaktiflerin hazırlanması ve çalıştırılması nispeten karmaşıktır, bu da deneyin zorluğunu ve zaman alıcılığını artırır. İkincisi, yüksek konsantrasyonlu krom dioksit çözeltileri çevreye zararlıdır ve pratik uygulamalara elverişli değildir. Bu nedenle sonraki çalışmalar giderek daha basit ve daha doğru bir KOİ belirleme yöntemi arayışına girmiştir.
1950'lerde Hollandalı kimyager Friis, oksidan olarak yüksek konsantrasyonlu persülfürik asit kullanan yeni bir KOİ belirleme yöntemi icat etti. Bu yöntemin kullanımı basittir ve KOİ tespitinin verimliliğini büyük ölçüde artıran yüksek doğruluğa sahiptir. Ancak persülfürik asit kullanımının da bazı güvenlik tehlikeleri vardır, bu nedenle yine de çalışma güvenliğine dikkat etmek gerekir.
Daha sonra enstrümantasyon teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte COD belirleme yöntemi yavaş yavaş otomasyona ve zekaya kavuştu. 1970'lerde, su numunelerinin tam otomatik olarak işlenmesini ve tespit edilmesini gerçekleştirebilen ilk COD otomatik analizörü ortaya çıktı. Bu cihaz yalnızca COD belirlemenin doğruluğunu ve stabilitesini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda iş verimliliğini de büyük ölçüde artırır.
Çevre bilincinin artması ve düzenleyici gerekliliklerin iyileştirilmesiyle birlikte KOİ tespit yöntemi de sürekli olarak optimize edilmektedir. Son yıllarda fotoelektrik teknolojisinin, elektrokimyasal yöntemlerin ve biyosensör teknolojisinin gelişmesi KOİ tespit teknolojisinin yenilikçiliğini teşvik etmiştir. Örneğin, fotoelektrik teknolojisi, su numunelerindeki KOİ içeriğini, fotoelektrik sinyallerin değiştirilmesiyle, daha kısa tespit süresi ve daha basit bir işlemle belirleyebilir. Elektrokimyasal yöntem, yüksek hassasiyet, hızlı yanıt ve reaktiflere gerek olmaması gibi avantajlara sahip olan KOİ değerlerini ölçmek için elektrokimyasal sensörleri kullanır. Biyosensör teknolojisi, organik maddeyi spesifik olarak tespit etmek için biyolojik malzemeleri kullanır ve bu da KOİ belirlemenin doğruluğunu ve özgüllüğünü artırır.
KOİ tespit yöntemleri, son birkaç on yılda geleneksel kimyasal analizlerden modern enstrümantasyona, fotoelektrik teknolojisine, elektrokimyasal yöntemlere ve biyosensör teknolojisine kadar bir gelişim sürecinden geçmiştir. Bilim ve teknolojinin ilerlemesi ve talebin artmasıyla birlikte COD tespit teknolojisi hala geliştirilmekte ve yenilenmektedir. Gelecekte insanlar çevre kirliliği konularına daha fazla önem verdikçe KOİ tespit teknolojisinin daha da gelişerek daha hızlı, daha doğru ve güvenilir bir su kalitesi tespit yöntemi haline geleceği öngörülebilir.
Şu anda laboratuvarlar COD'yi tespit etmek için temel olarak aşağıdaki iki yöntemi kullanıyor.
1. COD belirleme yöntemi
Geri akış yöntemi olarak da bilinen potasyum dikromat standart yöntemi (Çin Halk Cumhuriyeti Ulusal Standardı)
(I) Prensip
Su numunesine belirli bir miktar potasyum dikromat ve katalizör gümüş sülfat ekleyin, güçlü bir asidik ortamda belirli bir süre ısıtın ve geri akıtın, potasyum dikromatın bir kısmı su numunesindeki oksitlenebilir maddeler tarafından indirgenir ve geri kalanı potasyum dikromat amonyum demir sülfat ile titre edilir. COD değeri tüketilen potasyum dikromat miktarına göre hesaplanır.
Bu standart 1989 yılında formüle edildiğinden, mevcut standartla ölçülmesinin birçok dezavantajı vardır:
1. Çok fazla zaman alır ve her numunenin 2 saat boyunca geri akıtılması gerekir;
2. Geri akış ekipmanı geniş bir yer kaplar ve serinin belirlenmesini zorlaştırır;
3. Özellikle gümüş sülfat için analiz maliyeti yüksektir;
4. Tespit işlemi sırasında geri akış suyunun israfı şaşırtıcıdır;
5. Zehirli cıva tuzları ikincil kirliliğe eğilimlidir;
6. Kullanılan reaktiflerin miktarı fazladır ve sarf malzemelerinin maliyeti yüksektir;
7. Test süreci karmaşıktır ve terfi için uygun değildir.
(II) Ekipman
1. 250mL tamamı cam reflü cihazı
2. Isıtma cihazı (elektrikli fırın)
3. 25mL veya 50mL asit büret, konik şişe, pipet, ölçülü şişe vb.
(III) Reaktifler
1. Potasyum dikromat standart çözeltisi (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrosiyanat gösterge çözeltisi
3. Amonyum demir sülfat standart çözeltisi [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kullanmadan önce kalibre edin)
4. Sülfürik asit-gümüş sülfat çözeltisi
Potasyum dikromat standart yöntemi
(IV) Belirleme adımları
Amonyum demir sülfat kalibrasyonu: 10,00 mL potasyum dikromat standart çözeltisini 500 mL'lik konik bir şişeye doğru bir şekilde pipetleyin, suyla yaklaşık 110 mL'ye kadar seyreltin, yavaşça 30 mL konsantre sülfürik asit ekleyin ve iyice çalkalayın. Soğuduktan sonra 3 damla ferrosiyanat gösterge solüsyonu (yaklaşık 0,15 mL) ekleyin ve amonyum demir sülfat solüsyonuyla titre edin. Son nokta, çözeltinin renginin sarıdan mavi-yeşile ve kırmızımsı kahverengiye değiştiği zamandır.
(V) Kararlılık
20 mL su örneği alın (gerekirse daha az alın ve 20'ye kadar su ekleyin veya almadan önce seyreltin), 10 mL potasyum dikromat ekleyin, geri akış cihazını takın ve ardından 30 mL sülfürik asit ve gümüş sülfat ekleyin, ısıtın ve 2 saat boyunca geri akışa alın. . Soğuduktan sonra, kondenser tüpünün duvarını 90,00 mL suyla durulayın ve konik şişeyi çıkarın. Çözelti tekrar soğutulduktan sonra 3 damla demirli asit indikatör çözeltisi ilave edilir ve amonyum demirli sülfat standart çözeltisi ile titre edilir. Çözeltinin rengi sarıdan mavi-yeşile ve son nokta olan kırmızımsı kahverengiye değişir. Amonyum demir sülfat standart çözeltisinin miktarını kaydedin. Su örneğini ölçerken 20,00 mL yeniden damıtılmış su alın ve aynı işlem adımlarına göre boş bir deney yapın. Kör titrasyonda kullanılan amonyum demir sülfat standart çözeltisinin miktarını kaydedin.
Potasyum dikromat standart yöntemi
(VI) Hesaplama
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Önlemler
1. 0,4 g cıva sülfatla komplekslenen maksimum klorür iyonu miktarı 40 mg'a ulaşabilir. 20,00 mL su numunesi alınırsa maksimum 2000 mg/L klorür iyonu konsantrasyonuyla kompleks oluşturulabilir. Klorür iyonlarının konsantrasyonu düşükse, cıva sülfatı korumak için az miktarda cıva sülfat eklenebilir: klorür iyonları = 10:1 (W/W). Az miktarda cıva klorürün çökelmesi tayini etkilemez.
2. Bu yöntemle belirlenen KOİ aralığı 50-500mg/L'dir. Kimyasal oksijen ihtiyacı 50mg/L'den az olan su numuneleri için bunun yerine 0,0250mol/L potasyum dikromat standart çözeltisi kullanılmalıdır. Geri titrasyon için 0,01mol/L amonyum demir sülfat standart çözeltisi kullanılmalıdır. KOİ değeri 500 mg/L'nin üzerinde olan su numunelerini belirlemeden önce seyreltin.
3. Su numunesi ısıtılıp geri akıtıldıktan sonra çözeltide kalan potasyum dikromat miktarı eklenen miktarın 1/5-4/5'i kadar olmalıdır.
4. Reaktifin kalitesini ve çalışma teknolojisini kontrol etmek için potasyum hidrojen ftalat standart çözeltisi kullanıldığında, her bir gram potasyum hidrojen ftalatın teorik CODCr'si 1,176 g olduğundan, 0,4251 g potasyum hidrojen ftalat (HOOCC6H4COOK) yeniden damıtılmış suda çözülür, 1000 mL'lik ölçülü bir şişeye aktarıldı ve 500 mg/L CODcr standart çözeltisi haline getirmek için yeniden damıtılmış suyla işarete kadar seyreltildi. Kullanılacağı zaman taze olarak hazırlayın.
5. CODCr belirleme sonucu dört anlamlı rakamı korumalıdır.
6. Her deney sırasında amonyum demir sülfat standart titrasyon çözeltisi kalibre edilmeli ve oda sıcaklığı yüksek olduğunda konsantrasyon değişikliğine özellikle dikkat edilmelidir. (Titrasyondan sonra köre 10,0 ml potasyum dikromat standart çözeltisi de ekleyebilir ve uç noktaya kadar amonyum demir sülfatla titre edebilirsiniz.)
7. Su numunesi taze tutulmalı ve mümkün olan en kısa sürede ölçülmelidir.
Avantajları:
Yüksek doğruluk: Reflü titrasyonu klasik bir COD belirleme yöntemidir. Uzun bir geliştirme ve doğrulama sürecinden sonra doğruluğu geniş çapta kabul edildi. Sudaki organik maddenin gerçek içeriğini daha doğru bir şekilde yansıtabilir.
Geniş uygulama: Bu yöntem, yüksek konsantrasyonlu ve düşük konsantrasyonlu organik atık su dahil olmak üzere çeşitli su numuneleri için uygundur.
Operasyon özellikleri: Operatörlerin uzmanlaşmasına ve uygulamasına uygun, ayrıntılı operasyon standartları ve süreçleri vardır.
Dezavantajları:
Zaman alıcı: Geri akış titrasyonunun bir numunenin belirlenmesini tamamlaması genellikle birkaç saat sürer; bu da sonuçların hızlı bir şekilde elde edilmesi gereken durumlar için açıkça elverişli değildir.
Yüksek reaktif tüketimi: Bu yöntem daha fazla kimyasal reaktif kullanımını gerektirir, bu hem maliyetlidir, hem de çevreyi belirli ölçüde kirletir.
Karmaşık operasyon: Operatörün belirli kimyasal bilgi ve deneysel becerilere sahip olması gerekir, aksi takdirde tespit sonuçlarının doğruluğu etkilenebilir.
2. Hızlı sindirim spektrofotometrisi
(I) Prensip
Numune, güçlü bir sülfürik asit ortamında, katalizör olarak gümüş sülfatla birlikte bilinen miktarda potasyum dikromat çözeltisi eklenir ve yüksek sıcaklıkta sindirimin ardından KOİ değeri fotometrik ekipmanla belirlenir. Bu yöntemin belirleme süresi kısa olduğundan, ikincil kirlilik küçük olduğundan, reaktif hacmi küçük olduğundan ve maliyeti düşük olduğundan çoğu laboratuvar şu anda bu yöntemi kullanmaktadır. Ancak bu yöntemin yüksek cihaz maliyeti ve düşük kullanım maliyeti vardır ve bu da COD ünitelerinin uzun süreli kullanımına uygundur.
(II) Ekipman
Yabancı ekipman daha önce geliştirildi, ancak fiyatı çok yüksek ve tespit süresi uzun. Reaktif fiyatı genellikle kullanıcılar için uygun değildir ve doğruluğu çok yüksek değildir, çünkü yabancı cihazların izleme standartları ülkemdekilerden farklıdır, esas olarak yabancı ülkelerin su arıtma seviyesi ve yönetim sistemi benimkinden farklıdır. ülke; hızlı sindirim spektrofotometri yöntemi esas olarak ev aletlerinin ortak yöntemlerine dayanmaktadır. KOİ yönteminin katalitik hızlı tayini bu yöntemin formülasyon standardıdır. 1980'lerin başında icat edildi. 30 yıldan fazla süren uygulamanın ardından çevre koruma sektörünün standardı haline geldi. Yerli 5B cihazı bilimsel araştırmalarda ve resmi izlemede yaygın olarak kullanılmaktadır. Yerli enstrümanlar fiyat avantajları ve satış sonrası zamanında hizmet vermeleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır.
(III) Belirleme adımları
2,5 ml numune alın—–reaktif ekleyin—–10 dakika boyunca sindirin—–2 dakika soğutun—–kolorimetrik tabağa dökün—–ekipman ekranı doğrudan numunenin KOİ konsantrasyonunu görüntüler.
(IV) Önlemler
1. Yüksek klorlu su numunelerinde yüksek klorlu reaktif kullanılmalıdır.
2. Atık sıvı yaklaşık 10 ml'dir ancak oldukça asidiktir ve toplanıp işlenmelidir.
3. Küvetin ışık geçiren yüzeyinin temiz olduğundan emin olun.
Avantajları:
Hızlı hız: Hızlı yöntemin bir numunenin belirlenmesini tamamlaması genellikle yalnızca birkaç dakika ila on dakikadan fazla sürer; bu, sonuçların hızlı bir şekilde elde edilmesi gereken durumlar için çok uygundur.
Daha az reaktif tüketimi: Geri akış titrasyonu yöntemiyle karşılaştırıldığında hızlı yöntem, daha az kimyasal reaktif kullanır, daha düşük maliyete sahiptir ve çevreye daha az etki yapar.
Kolay kullanım: Hızlı yöntemin işlem adımları nispeten basittir ve operatörün çok yüksek kimyasal bilgi ve deneysel becerilere sahip olmasına gerek yoktur.
Dezavantajları:
Biraz daha düşük doğruluk: Hızlı yöntem genellikle bazı basitleştirilmiş kimyasal reaksiyonlar ve ölçüm yöntemleri kullandığından, doğruluğu geri akış titrasyonu yönteminden biraz daha düşük olabilir.
Sınırlı uygulama kapsamı: Hızlı yöntem esas olarak düşük konsantrasyonlu organik atık suyun belirlenmesi için uygundur. Yüksek konsantrasyonlu atık su için tespit sonuçları büyük ölçüde etkilenebilir.
Girişim faktörlerinden etkilenir: Hızlı yöntem, bazı özel durumlarda, örneğin su numunesinde belirli girişim yapan maddelerin bulunması durumunda, büyük hatalar üretebilir.
Özetle, reflü titrasyonu yöntemi ve hızlı yöntemin her birinin kendine göre avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi yöntemin seçileceği spesifik uygulama senaryosuna ve ihtiyaçlara bağlıdır. Yüksek hassasiyet ve geniş uygulanabilirlik gerektiğinde geri akış titrasyonu seçilebilir; Hızlı sonuçlara ihtiyaç duyulduğunda veya çok sayıda su numunesi işlendiğinde hızlı yöntem iyi bir seçimdir.
Lianhua, 42 yıldır su kalitesi test cihazları üreticisi olarak 20 dakikalık bir test geliştirdi.COD hızlı sindirim spektrofotometrisiYöntem. Çok sayıda deneysel karşılaştırmadan sonra %5'ten daha az bir hata elde etmeyi başarmış olup, basit operasyon, hızlı sonuç, düşük maliyet ve kısa süre gibi avantajlara sahiptir.
Gönderim zamanı: Haz-07-2024
