Kemisk iltforbrug kaldes også kemisk iltforbrug (kemisk iltforbrug), kaldet COD. Det er brugen af kemiske oxidanter (såsom kaliumpermanganat) til at oxidere og nedbryde oxiderbare stoffer i vand (såsom organisk stof, nitrit, jernholdigt salt, sulfid osv.), og derefter beregne iltforbruget ud fra mængden af rester. oxidant. Ligesom biokemisk iltbehov (BOD) er det en vigtig indikator for vandforurening. Enheden for COD er ppm eller mg/L. Jo mindre værdi, jo lettere er vandforureningen.
De reducerende stoffer i vand omfatter forskellige organiske stoffer, nitrit, sulfid, jernsalt osv. Men det vigtigste er organisk stof. Derfor bruges kemisk iltforbrug (COD) ofte som en indikator til at måle mængden af organisk stof i vand. Jo større det kemiske iltbehov er, jo mere alvorlig er vandforureningen med organisk stof. Bestemmelsen af kemisk iltforbrug (COD) varierer med bestemmelsen af reducerende stoffer i vandprøver og bestemmelsesmetoden. De mest almindeligt anvendte metoder på nuværende tidspunkt er den sure kaliumpermanganatoxidationsmetode og kaliumdichromatoxidationsmetoden. Kaliumpermanganat (KMnO4) metoden har en lav oxidationshastighed, men er relativt enkel. Den kan bruges til at bestemme den relative komparative værdi af det organiske indhold i vandprøver og rent overfladevand og grundvandsprøver. Kaliumdichromat (K2Cr2O7) metoden har en høj oxidationshastighed og god reproducerbarhed. Den er velegnet til at bestemme den samlede mængde organisk stof i vandprøver i spildevandsovervågning.
Organisk stof er meget skadeligt for industrielle vandsystemer. Vand, der indeholder en stor mængde organisk materiale, vil forurene ionbytterharpikser, når det passerer gennem afsaltningssystemet, især anionbytterharpikser, hvilket vil reducere harpiksens udvekslingskapacitet. Organisk stof kan reduceres med omkring 50 % efter forbehandling (koagulering, klaring og filtrering), men det kan ikke fjernes i afsaltningssystemet, så det føres ofte ind i kedlen gennem fødevandet, hvilket reducerer kedlens pH-værdi. vand. Nogle gange kan organisk materiale også bringes ind i dampsystemet og kondensere vand, hvilket vil reducere pH og forårsage systemkorrosion. Højt indhold af organisk stof i det cirkulerende vandsystem vil fremme mikrobiel reproduktion. Derfor, uanset om det er til afsaltning, kedelvand eller cirkulerende vandsystem, jo lavere COD, jo bedre, men der er ikke noget samlet begrænsende indeks. Når COD (KMnO4 metode) > 5mg/L i det cirkulerende kølevandssystem, er vandkvaliteten begyndt at forringes.
Kemisk iltforbrug (COD) er en måleindikator for, i hvor høj grad vand er rigt på organisk stof, og det er også en af de vigtige indikatorer til at måle graden af vandforurening. Med udviklingen af industrialiseringen og stigningen i befolkningen bliver vandområderne mere og mere forurenede, og udviklingen af COD-detektion er gradvist blevet bedre.
Oprindelsen til COD-detektion kan spores tilbage til 1850'erne, hvor problemer med vandforurening havde tiltrukket sig folks opmærksomhed. Oprindeligt blev COD brugt som en indikator for sure drikkevarer til at måle koncentrationen af organisk stof i drikkevarer. Men da der på daværende tidspunkt ikke var etableret en komplet målemetode, var der stor fejl i bestemmelsesresultaterne for COD.
I begyndelsen af det 20. århundrede, med fremskridtene af moderne kemiske analysemetoder, blev detektionsmetoden for COD gradvist forbedret. I 1918 definerede den tyske kemiker Hasse COD som den samlede mængde organisk stof, der forbruges ved oxidation i en sur opløsning. Efterfølgende foreslog han en ny COD-bestemmelsesmetode, som går ud på at bruge en højkoncentreret chromdioxidopløsning som oxidationsmiddel. Denne metode kan effektivt oxidere organisk stof til kuldioxid og vand og måle forbruget af oxidanter i opløsningen før og efter oxidation for at bestemme COD-værdien.
Manglerne ved denne metode er dog gradvist dukket op. For det første er fremstillingen og driften af reagenserne relativt kompliceret, hvilket øger eksperimentets sværhedsgrad og tidskrævende. For det andet er højkoncentrerede chromdioxidopløsninger skadelige for miljøet og er ikke befordrende for praktiske anvendelser. Derfor har efterfølgende undersøgelser efterhånden søgt en enklere og mere præcis COD-bestemmelsesmetode.
I 1950'erne opfandt den hollandske kemiker Friis en ny COD-bestemmelsesmetode, som bruger højkoncentreret persvovlsyre som oxidationsmiddel. Denne metode er enkel at betjene og har høj nøjagtighed, hvilket i høj grad forbedrer effektiviteten af COD-detektion. Brugen af persvovlsyre har dog også visse sikkerhedsrisici, så det er stadig nødvendigt at være opmærksom på driftsikkerheden.
Efterfølgende, med den hurtige udvikling af instrumenteringsteknologi, har COD-bestemmelsesmetoden gradvist opnået automatisering og intelligens. I 1970'erne dukkede den første COD automatiske analysator op, som kan realisere fuldautomatisk behandling og detektion af vandprøver. Dette instrument forbedrer ikke kun nøjagtigheden og stabiliteten af COD-bestemmelse, men forbedrer også i høj grad arbejdseffektiviteten.
Med forbedringen af miljøbevidstheden og forbedringen af regulatoriske krav bliver detektionsmetoden for COD også løbende optimeret. I de senere år har udviklingen af fotoelektrisk teknologi, elektrokemiske metoder og biosensorteknologi fremmet innovationen af COD-detektionsteknologi. For eksempel kan fotoelektrisk teknologi bestemme COD-indholdet i vandprøver ved ændring af fotoelektriske signaler med kortere detektionstid og enklere betjening. Den elektrokemiske metode bruger elektrokemiske sensorer til at måle COD-værdier, hvilket har fordelene ved høj følsomhed, hurtig respons og intet behov for reagenser. Biosensorteknologi bruger biologiske materialer til specifikt at detektere organisk materiale, hvilket forbedrer nøjagtigheden og specificiteten af COD-bestemmelse.
COD-detektionsmetoder har gennemgået en udviklingsproces fra traditionel kemisk analyse til moderne instrumentering, fotoelektrisk teknologi, elektrokemiske metoder og biosensorteknologi i de sidste par årtier. Med fremskridt inden for videnskab og teknologi og stigningen i efterspørgsel, bliver COD-detektionsteknologi stadig forbedret og innoveret. I fremtiden kan det forudses, at efterhånden som folk er mere opmærksomme på miljøforureningsspørgsmål, vil COD-detektionsteknologi udvikle sig yderligere og blive en hurtigere, mere nøjagtig og pålidelig metode til detektering af vandkvalitet.
På nuværende tidspunkt bruger laboratorier hovedsageligt følgende to metoder til at påvise COD.
1. COD-bestemmelsesmetode
Kaliumdichromat standardmetode, også kendt som refluksmetode (National Standard of the People's Republic of China)
(I) Princip
Tilsæt en vis mængde kaliumdichromat og katalysatorsølvsulfat til vandprøven, opvarm og tilbagesval i en vis periode i et stærkt surt medium, en del af kaliumdichromatet reduceres af de oxiderbare stoffer i vandprøven, og de resterende kaliumdichromat titreres med ammoniumferrosulfat. COD-værdien beregnes ud fra mængden af forbrugt kaliumdichromat.
Siden denne standard blev formuleret i 1989, er der mange ulemper ved at måle den med den nuværende standard:
1. Det tager for meget tid, og hver prøve skal tilbagesvales i 2 timer;
2. Tilbageløbsudstyret optager en stor plads, hvilket gør batchbestemmelse vanskelig;
3. Analyseomkostningerne er høje, især for sølvsulfat;
4. Under bestemmelsesprocessen er spildet af tilbagesvalingsvand fantastisk;
5. Giftige kviksølvsalte er tilbøjelige til sekundær forurening;
6. Mængden af anvendte reagenser er stor, og omkostningerne til forbrugsvarer er høje;
7. Testprocessen er kompliceret og ikke egnet til forfremmelse.
(II) Udstyr
1. 250mL tilbagesvalingsanordning i helt glas
2. Opvarmningsanordning (elektrisk ovn)
3. 25mL eller 50mL syreburette, konisk kolbe, pipette, målekolbe osv.
(III) Reagenser
1. Kaliumdichromat standardopløsning (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrocyanat-indikatoropløsning
3. Ammoniumferrosulfat standardopløsning [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kalibrer før brug)
4. Svovlsyre-sølvsulfatopløsning
Kaliumdichromat standardmetode
(IV) Bestemmelsestrin
Ammoniumferrosulfatkalibrering: Pipetter 10,00 ml kaliumdichromat-standardopløsning nøjagtigt i en 500 ml konisk kolbe, fortynd til ca. 110 ml med vand, tilsæt langsomt 30 ml koncentreret svovlsyre og ryst godt. Efter afkøling tilsættes 3 dråber ferrocyanat-indikatoropløsning (ca. 0,15 ml) og titreres med ammoniumferrosulfatopløsning. Slutpunktet er, når farven på opløsningen skifter fra gul til blågrøn til rødbrun.
(V) Bestemmelse
Tag 20mL vandprøve (tag om nødvendigt mindre og tilsæt vand til 20 eller fortynd før udtagning), tilsæt 10mL kaliumdichromat, tilslut tilbagesvalingsanordningen, og tilsæt derefter 30mL svovlsyre og sølvsulfat, opvarm og tilbagesval i 2 timer . Efter afkøling skylles kondensatorrørets væg med 90,00 ml vand, og den koniske kolbe fjernes. Efter at opløsningen er afkølet igen, tilsættes 3 dråber jern(II)syreindikatoropløsning og titreres med ammoniumjern(II)sulfat-standardopløsning. Farven på opløsningen skifter fra gul til blågrøn til rødbrun, hvilket er slutpunktet. Registrer mængden af ammoniumferrosulfat standardopløsning. Mens du måler vandprøven, skal du tage 20,00mL redestilleret vand og udføre et blindeksperiment i henhold til de samme operationstrin. Registrer mængden af ammoniumferrosulfat-standardopløsning, der er brugt i blindtitreringen.
Kaliumdichromat standardmetode
(VI) Beregning
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Forholdsregler
1. Den maksimale mængde chloridion kompleksbundet med 0,4 g kviksølvsulfat kan nå 40 mg. Hvis der udtages 20,00mL vandprøve, kan den maksimale chloridionkoncentration på 2000mg/L kompleksbindes. Hvis koncentrationen af chloridioner er lav, kan en lille mængde kviksølvsulfat tilsættes for at holde kviksølvsulfat: chloridioner = 10:1 (W/W). Hvis der udfældes en lille mængde kviksølvklorid, påvirker det ikke bestemmelsen.
2. Området for COD bestemt ved denne metode er 50-500 mg/L. Til vandprøver med et kemisk iltbehov på mindre end 50 mg/L, bør der i stedet anvendes 0,0250 mol/L kaliumdichromat-standardopløsning. 0,01 mol/L ammoniumferrosulfat-standardopløsning skal anvendes til tilbagetitrering. For vandprøver med COD større end 500 mg/L, fortynd dem før bestemmelse.
3. Efter at vandprøven er opvarmet og tilbagesvalet, skal den resterende mængde kaliumdichromat i opløsningen være 1/5-4/5 af den tilsatte mængde.
4. Ved brug af kaliumhydrogenphthalat-standardopløsning til at kontrollere reagensens kvalitet og driftsteknologi, da den teoretiske CODCr for hvert gram kaliumhydrogenphthalat er 1,176 g, opløses 0,4251 g kaliumhydrogenphthalat (HOOCC6H4COOK) i redestilleret vand, overført til en 1000mL målekolbe og fortyndet til mærket med redestilleret vand for at gøre det til en 500mg/L CODcr standardopløsning. Tilbered den frisk, når den bruges.
5. CODCr-bestemmelsesresultatet bør beholde fire signifikante cifre.
6. Under hvert forsøg skal ammoniumferrosulfat-standardtitreringsopløsningen kalibreres, og koncentrationsændringen skal være særlig opmærksom på, når rumtemperaturen er høj. (Du kan også tilføje 10,0 ml kaliumdichromat-standardopløsning til blindprøven efter titrering og titrere med ammoniumferrosulfat til slutpunktet.)
7. Vandprøven skal holdes frisk og måles så hurtigt som muligt.
Fordele:
Høj nøjagtighed: Tilbageløbstitrering er en klassisk COD-bestemmelsesmetode. Efter en lang periode med udvikling og verifikation er dens nøjagtighed blevet bredt anerkendt. Det kan mere præcist afspejle det faktiske indhold af organisk stof i vand.
Bred anvendelse: Denne metode er velegnet til forskellige typer vandprøver, herunder højkoncentreret og lavkoncentreret organisk spildevand.
Driftsspecifikationer: Der er detaljerede driftsstandarder og processer, som er praktiske for operatører at mestre og implementere.
Ulemper:
Tidskrævende: Tilbageløbstitrering tager normalt flere timer at fuldføre bestemmelsen af en prøve, hvilket naturligvis ikke er befordrende for den situation, hvor resultaterne skal opnås hurtigt.
Højt reagensforbrug: Denne metode kræver brug af flere kemiske reagenser, hvilket ikke kun er dyrt, men også forurener miljøet til en vis grad.
Kompleks drift: Operatøren skal have en vis kemisk viden og eksperimentelle færdigheder, ellers kan det påvirke nøjagtigheden af bestemmelsesresultaterne.
2. Spektrofotometri med hurtig fordøjelse
(I) Princip
Prøven tilsættes en kendt mængde kaliumdichromatopløsning, i et stærkt svovlsyremedium, med sølvsulfat som katalysator, og efter højtemperaturfordøjelse bestemmes COD-værdien af fotometrisk udstyr. Da denne metode har en kort bestemmelsestid, lille sekundær forurening, lille reagensvolumen og lave omkostninger, bruger de fleste laboratorier i øjeblikket denne metode. Denne metode har dog høje instrumentomkostninger og lave brugsomkostninger, hvilket er velegnet til langvarig brug af COD-enheder.
(II) Udstyr
Udenlandsk udstyr blev udviklet tidligere, men prisen er meget høj, og bestemmelsestiden er lang. Reagensprisen er generelt uoverkommelig for brugerne, og nøjagtigheden er ikke særlig høj, fordi overvågningsstandarderne for udenlandske instrumenter er forskellige fra dem i mit land, hovedsagelig fordi vandbehandlingsniveauet og styringssystemet i fremmede lande er anderledes end dem i mit land. land; den hurtige fordøjelsesspektrofotometrimetode er hovedsageligt baseret på de almindelige metoder for husholdningsinstrumenter. Den katalytiske hurtige bestemmelse af COD-metoden er formuleringsstandarden for denne metode. Det blev opfundet allerede i begyndelsen af 1980'erne. Efter mere end 30 års anvendelse er det blevet standarden for miljøbeskyttelsesindustrien. Det indenlandske 5B-instrument er blevet meget brugt i videnskabelig forskning og officiel overvågning. Indenlandske instrumenter er blevet meget brugt på grund af deres prisfordele og rettidige eftersalgsservice.
(III) Bestemmelsestrin
Tag 2,5 ml prøve—–tilsæt reagens––fordøj i 10 minutter––afkøl i 2 minutter––hæld i den kolorimetriske skål––udstyrets display viser direkte COD-koncentrationen af prøven.
(IV) Forholdsregler
1. Vandprøver med højt chlorindhold bør bruge reagens med højt chlorindhold.
2. Spildvæsken er ca. 10 ml, men den er meget sur og bør opsamles og behandles.
3. Sørg for, at kuvettens lystransmitterende overflade er ren.
Fordele:
Hurtig hastighed: Den hurtige metode tager normalt kun et par minutter til mere end ti minutter at fuldføre bestemmelsen af en prøve, hvilket er meget velegnet til situationer, hvor resultater skal opnås hurtigt.
Mindre reagensforbrug: Sammenlignet med reflukstitreringsmetoden bruger den hurtige metode færre kemiske reagenser, har lavere omkostninger og har mindre indvirkning på miljøet.
Nem betjening: Betjeningstrinene i den hurtige metode er relativt enkle, og operatøren behøver ikke at have for høj kemisk viden og eksperimentelle færdigheder.
Ulemper:
Lidt lavere nøjagtighed: Da den hurtige metode normalt bruger nogle forenklede kemiske reaktioner og målemetoder, kan dens nøjagtighed være lidt lavere end reflukstitreringsmetoden.
Begrænset anvendelsesområde: Den hurtige metode er hovedsageligt velegnet til bestemmelse af lavkoncentreret organisk spildevand. For højkoncentreret spildevand kan dets bestemmelsesresultater blive stærkt påvirket.
Påvirket af interferensfaktorer: Den hurtige metode kan give store fejl i nogle specielle tilfælde, såsom når der er visse forstyrrende stoffer i vandprøven.
Sammenfattende har reflukstitreringsmetoden og den hurtige metode hver deres fordele og ulemper. Hvilken metode man skal vælge afhænger af det specifikke applikationsscenarie og behov. Når høj præcision og bred anvendelighed er påkrævet, kan reflukstitrering vælges; når hurtige resultater er påkrævet eller et stort antal vandprøver behandles, er den hurtige metode et godt valg.
Lianhua har som producent af vandkvalitetstestinstrumenter i 42 år udviklet en 20-minuttersCOD hurtig fordøjelse spektrofotometrimetode. Efter en lang række eksperimentelle sammenligninger har den været i stand til at opnå en fejl på mindre end 5% og har fordelene ved enkel betjening, hurtige resultater, lave omkostninger og kort tid.
Posttid: 07-jun-2024
