Kemisk syreförbrukning kallas också kemisk syreförbrukning (kemisk syreförbrukning), kallad COD. Det är användningen av kemiska oxidanter (som kaliumpermanganat) för att oxidera och sönderdela oxiderbara ämnen i vatten (som organiskt material, nitrit, järnsalt, sulfid, etc.), och sedan beräkna syreförbrukningen baserat på mängden kvarvarande oxidationsmedel. Liksom biokemisk syreförbrukning (BOD) är det en viktig indikator på vattenföroreningar. Enheten för COD är ppm eller mg/L. Ju lägre värde, desto mindre vattenförorening.
De reducerande ämnena i vatten inkluderar olika organiskt material, nitrit, sulfid, järnsalt, etc. Men det viktigaste är organiskt material. Därför används ofta kemisk syreförbrukning (COD) som en indikator för att mäta mängden organiskt material i vatten. Ju större det kemiska syrebehovet är, desto allvarligare är vattenföroreningen av organiskt material. Bestämningen av kemisk syreförbrukning (COD) varierar med bestämningen av reducerande ämnen i vattenprover och bestämningsmetoden. De vanligaste metoderna för närvarande är oxidationsmetoden för surt kaliumpermanganat och oxidationsmetoden för kaliumdikromat. Kaliumpermanganatmetoden (KMnO4) har en låg oxidationshastighet, men är relativt enkel. Den kan användas för att bestämma det relativa jämförelsevärdet av det organiska innehållet i vattenprover och rent ytvatten och grundvattenprover. Kaliumdikromatmetoden (K2Cr2O7) har en hög oxidationshastighet och god reproducerbarhet. Den är lämplig för att bestämma den totala mängden organiskt material i vattenprover i avloppsvattenövervakning.
Organiskt material är mycket skadligt för industriella vattensystem. Vatten som innehåller en stor mängd organiskt material kommer att förorena jonbytarhartser när de passerar genom avsaltningssystemet, speciellt anjonbytarhartser, vilket kommer att minska hartsets utbyteskapacitet. Organiskt material kan reduceras med cirka 50 % efter förbehandling (koagulering, klarning och filtrering), men det kan inte avlägsnas i avsaltningssystemet, så det förs ofta in i pannan genom matarvattnet, vilket minskar pannans pH-värde. vatten. Ibland kan även organiskt material föras in i ångsystemet och kondensera vatten, vilket minskar pH och orsakar systemkorrosion. Högt innehåll av organiskt material i det cirkulerande vattensystemet kommer att främja mikrobiell reproduktion. Därför, oavsett om det gäller avsaltning, pannvatten eller cirkulerande vattensystem, ju lägre COD, desto bättre, men det finns inget enhetligt begränsande index. När COD (KMnO4-metoden) > 5mg/L i det cirkulerande kylvattensystemet har vattenkvaliteten börjat försämras.
Kemiskt syrebehov (COD) är en mätindikator på i vilken grad vatten är rikt på organiskt material, och det är också en av de viktiga indikatorerna för att mäta graden av vattenförorening. Med utvecklingen av industrialiseringen och befolkningsökningen blir vattendragen mer och mer förorenade och utvecklingen av COD-detektering har gradvis förbättrats.
Ursprunget till COD-detektering kan spåras tillbaka till 1850-talet, då problem med vattenföroreningar hade tilldragit sig människors uppmärksamhet. Inledningsvis användes COD som en indikator på sura drycker för att mäta koncentrationen av organiskt material i drycker. Men eftersom en fullständig mätmetod inte hade fastställts vid den tidpunkten var det ett stort fel i bestämningsresultaten för COD.
I början av 1900-talet, med utvecklingen av moderna kemiska analysmetoder, förbättrades detektionsmetoden för COD gradvis. 1918 definierade den tyske kemisten Hasse COD som den totala mängden organiskt material som förbrukas av oxidation i en sur lösning. Därefter föreslog han en ny COD-bestämningsmetod, som är att använda en högkoncentrerad kromdioxidlösning som oxidationsmedel. Denna metod kan effektivt oxidera organiskt material till koldioxid och vatten, och mäta förbrukningen av oxidanter i lösningen före och efter oxidation för att bestämma COD-värdet.
Bristerna med denna metod har dock successivt visat sig. För det första är beredningen och driften av reagenserna relativt komplicerade, vilket ökar svårigheten och den tidskrävande experimentet. För det andra är högkoncentrerade kromdioxidlösningar skadliga för miljön och är inte gynnsamma för praktiska tillämpningar. Därför har efterföljande studier gradvis sökt en enklare och mer exakt COD-bestämningsmetod.
På 1950-talet uppfann den holländska kemisten Friis en ny COD-bestämningsmetod, som använder högkoncentrerad svavelsyra som oxidationsmedel. Denna metod är enkel att använda och har hög noggrannhet, vilket avsevärt förbättrar effektiviteten av COD-detektering. Men användningen av svavelsyra har också vissa säkerhetsrisker, så det är fortfarande nödvändigt att vara uppmärksam på driftsäkerheten.
Därefter, med den snabba utvecklingen av instrumenteringsteknik, har COD-bestämningsmetoden gradvis uppnått automatisering och intelligens. På 1970-talet dök den första COD automatiska analysatorn upp, som kan realisera helautomatisk bearbetning och detektering av vattenprover. Detta instrument förbättrar inte bara noggrannheten och stabiliteten i COD-bestämningen, utan förbättrar också avsevärt arbetseffektiviteten.
Med förbättringen av miljömedvetenheten och förbättringen av regulatoriska krav, optimeras också detekteringsmetoden för COD kontinuerligt. Under de senaste åren har utvecklingen av fotoelektrisk teknik, elektrokemiska metoder och biosensorteknologi främjat innovationen av COD-detektionsteknologi. Till exempel kan fotoelektrisk teknik bestämma COD-halten i vattenprover genom förändring av fotoelektriska signaler, med kortare detektionstid och enklare drift. Den elektrokemiska metoden använder elektrokemiska sensorer för att mäta COD-värden, vilket har fördelarna med hög känslighet, snabb respons och inget behov av reagens. Biosensorteknologin använder biologiska material för att specifikt detektera organiskt material, vilket förbättrar noggrannheten och specificiteten för COD-bestämningen.
COD-detektionsmetoder har genomgått en utvecklingsprocess från traditionell kemisk analys till modern instrumentering, fotoelektrisk teknik, elektrokemiska metoder och biosensorteknologi under de senaste decennierna. Med vetenskapens och teknikens framsteg och den ökade efterfrågan förbättras och förnyas COD-detekteringsteknologi fortfarande. I framtiden kan man förutse att när människor ägnar mer uppmärksamhet åt miljöföroreningsfrågor, kommer COD-detekteringsteknik att utvecklas ytterligare och bli en snabbare, mer exakt och tillförlitlig metod för detektering av vattenkvalitet.
För närvarande använder laboratorier huvudsakligen följande två metoder för att upptäcka COD.
1. Metod för bestämning av COD
Kaliumdikromat standardmetod, även känd som refluxmetod (National Standard of the People's Republic of China)
(I) Princip
Tillsätt en viss mängd kaliumdikromat och katalysatorsilversulfat till vattenprovet, värm och återloppskoka under en viss tid i ett starkt surt medium, en del av kaliumdikromatet reduceras av de oxiderbara ämnena i vattenprovet, och de återstående kaliumdikromat titreras med ammoniumjärnsulfat. COD-värdet beräknas baserat på mängden kaliumdikromat som förbrukas.
Eftersom denna standard formulerades 1989 finns det många nackdelar med att mäta den med den nuvarande standarden:
1. Det tar för mycket tid och varje prov måste återloppskokas i 2 timmar;
2. Återflödesutrustningen upptar ett stort utrymme, vilket gör det svårt att fastställa satsen;
3. Analyskostnaden är hög, speciellt för silversulfat;
4. Under bestämningsprocessen är slöseri med återflödesvatten fantastiskt;
5. Giftiga kvicksilversalter är benägna att utsättas för sekundär förorening;
6. Mängden reagens som används är stor och kostnaden för förbrukningsvaror är hög;
7. Testprocessen är komplicerad och inte lämplig för befordran.
(II) Utrustning
1. 250 ml återflödesanordning i helt glas
2. Värmeanordning (elektrisk ugn)
3. 25 mL eller 50 mL syrabyrett, konisk kolv, pipett, mätkolv, etc.
(III) Reagens
1. Kaliumdikromat standardlösning (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrocyanatindikatorlösning
3. Ammoniumjärn(II)sulfat standardlösning [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kalibrera före användning)
4. Svavelsyra-silversulfatlösning
Kaliumdikromat standardmetod
(IV) Bestämningssteg
Kalibrering av ammoniumjärnsulfat: Pipettera noggrant 10,00 ml kaliumdikromat-standardlösning i en 500 ml konisk kolv, späd till cirka 110 ml med vatten, tillsätt långsamt 30 ml koncentrerad svavelsyra och skaka väl. Efter kylning, tillsätt 3 droppar ferrocyanatindikatorlösning (ca 0,15 ml) och titrera med ammoniumjärn(II)sulfatlösning. Slutpunkten är när färgen på lösningen ändras från gul till blågrön till rödbrun.
(V) Beslutsamhet
Ta 20mL vattenprov (om nödvändigt, ta mindre och tillsätt vatten till 20 eller späd innan du tar), tillsätt 10mL kaliumdikromat, koppla in återflödesanordningen och tillsätt sedan 30mL svavelsyra och silversulfat, värm och återlopp i 2 timmar . Efter kylning, skölj kondensorrörets vägg med 90,00 ml vatten och ta bort den koniska kolven. Efter att lösningen svalnat igen, tillsätt 3 droppar järn(II)syraindikatorlösning och titrera med ammoniumjärn(II)sulfatstandardlösning. Färgen på lösningen ändras från gul till blågrön till rödbrun, vilket är slutpunkten. Registrera mängden standardlösning av ammoniumjärnsulfat. Medan du mäter vattenprovet, ta 20,00 mL omdestillerat vatten och utför ett blankexperiment enligt samma arbetssteg. Registrera mängden ammoniumjärn(II)sulfat-standardlösning som används i blanktitreringen.
Kaliumdikromat standardmetod
(VI) Beräkning
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Försiktighetsåtgärder
1. Den maximala mängden kloridjon komplexbunden med 0,4 g kvicksilversulfat kan nå 40 mg. Om 20,00mL vattenprov tas kan den maximala kloridjonkoncentrationen på 2000mg/L komplexbindas. Om koncentrationen av kloridjoner är låg kan en liten mängd kvicksilversulfat tillsättas för att behålla kvicksilversulfat: kloridjoner = 10:1 (W/W). Om en liten mängd kvicksilverklorid faller ut påverkar det inte bestämningen.
2. Området för COD som bestäms med denna metod är 50-500 mg/L. För vattenprover med ett kemiskt syrebehov mindre än 50 mg/L, bör 0,0250 mol/L kaliumdikromat standardlösning användas istället. 0,01 mol/L ammoniumjärn(II)sulfat-standardlösning bör användas för tillbakatitrering. För vattenprover med COD större än 500 mg/L, späd ut dem före bestämning.
3. Efter att vattenprovet har värmts upp och återloppskokas ska den återstående mängden kaliumdikromat i lösningen vara 1/5-4/5 av den tillsatta mängden.
4. När du använder standardlösning av kaliumväteftalat för att kontrollera reagensens kvalitet och funktionsteknik, eftersom den teoretiska CODCr för varje gram kaliumväteftalat är 1,176 g, löses 0,4251 g kaliumväteftalat (HOOCC6H4COOK) i omdestillerat vatten, överfördes till en 1000mL mätkolv och späddes till märket med omdestillerat vatten för att göra det till en 500mg/L CODcr-standardlösning. Förbered den färsk när den används.
5. CODCr-bestämningsresultatet bör behålla fyra signifikanta siffror.
6. Under varje experiment ska standardtitreringslösningen för ammoniumjärnsulfat kalibreras och koncentrationsändringen bör ägnas särskild uppmärksamhet när rumstemperaturen är hög. (Du kan också tillsätta 10,0 ml kaliumdikromat-standardlösning till blanketten efter titrering och titrera med ammoniumjärnsulfat till slutpunkten.)
7. Vattenprovet ska hållas färskt och mätas så snart som möjligt.
Fördelar:
Hög noggrannhet: Refluxtitrering är en klassisk COD-bestämningsmetod. Efter en lång period av utveckling och verifiering har dess noggrannhet blivit allmänt erkänd. Det kan mer exakt återspegla det faktiska innehållet av organiskt material i vatten.
Bred applikation: Denna metod är lämplig för olika typer av vattenprover, inklusive högkoncentrerat och lågkoncentrerat organiskt avloppsvatten.
Driftsspecifikationer: Det finns detaljerade driftstandarder och processer som är bekväma för operatörer att bemästra och implementera.
Nackdelar:
Tidskrävande: Refluxtitrering tar vanligtvis flera timmar för att slutföra bestämningen av ett prov, vilket uppenbarligen inte är gynnsamt för situationen där resultat måste erhållas snabbt.
Hög reagensförbrukning: Denna metod kräver användning av fler kemiska reagenser, vilket inte bara är kostsamt, utan även förorenar miljön i viss utsträckning.
Komplex drift: Operatören behöver ha vissa kemiska kunskaper och experimentella färdigheter, annars kan det påverka noggrannheten i bestämningsresultaten.
2. Snabb digestion spektrofotometri
(I) Princip
Provet tillsätts med en känd mängd kaliumdikromatlösning, i ett starkt svavelsyramedium, med silversulfat som katalysator, och efter högtemperaturrötning bestäms COD-värdet med fotometrisk utrustning. Eftersom denna metod har en kort bestämningstid, liten sekundär förorening, liten reagensvolym och låg kostnad, använder de flesta laboratorier för närvarande denna metod. Denna metod har dock en hög instrumentkostnad och en låg användningskostnad, vilket är lämpligt för långvarig användning av COD-enheter.
(II) Utrustning
Utländsk utrustning utvecklades tidigare, men priset är mycket högt och bestämningstiden är lång. Reagenspriset är i allmänhet oöverkomligt för användare, och noggrannheten är inte särskilt hög, eftersom övervakningsstandarderna för utländska instrument skiljer sig från de i mitt land, främst för att vattenbehandlingsnivån och ledningssystemet i främmande länder skiljer sig från de i mitt land. land; spektrofotometrimetoden för snabb nedbrytning är huvudsakligen baserad på de vanliga metoderna för hushållsinstrument. Den katalytiska snabba bestämningen av COD-metoden är formuleringsstandarden för denna metod. Den uppfanns redan i början av 1980-talet. Efter mer än 30 års användning har det blivit standarden för miljöskyddsindustrin. Det inhemska 5B-instrumentet har använts i stor utsträckning inom vetenskaplig forskning och officiell övervakning. Inhemska instrument har använts i stor utsträckning på grund av deras prisfördelar och snabb service efter försäljning.
(III) Bestämningssteg
Ta 2,5 ml prov—–tillsätt reagens––smält i 10 minuter––kyla i 2 minuter––häll i den kolorimetriska skålen––utrustningens display visar direkt provets COD-koncentration.
(IV) Försiktighetsåtgärder
1. Vattenprover med hög klorhalt bör använda reagens med hög klorhalt.
2. Avfallsvätskan är cirka 10 ml, men den är mycket sur och bör samlas upp och bearbetas.
3. Se till att den ljusgenomsläppliga ytan på kyvetten är ren.
Fördelar:
Snabb hastighet: Den snabba metoden tar vanligtvis bara några minuter till mer än tio minuter för att slutföra bestämningen av ett prov, vilket är mycket lämpligt för situationer där resultat måste erhållas snabbt.
Mindre reagensförbrukning: Jämfört med refluxtitreringsmetoden använder den snabba metoden färre kemiska reagenser, har lägre kostnader och har mindre påverkan på miljön.
Enkel hantering: Operationsstegen för den snabba metoden är relativt enkla, och operatören behöver inte ha för hög kemisk kunskap och experimentell kompetens.
Nackdelar:
Något lägre noggrannhet: Eftersom den snabba metoden vanligtvis använder vissa förenklade kemiska reaktioner och mätmetoder, kan dess noggrannhet vara något lägre än refluxtitreringsmetoden.
Begränsat användningsområde: Den snabba metoden lämpar sig främst för bestämning av lågkoncentrerat organiskt avloppsvatten. För högkoncentrerat avloppsvatten kan dess bestämningsresultat påverkas kraftigt.
Påverkas av interferensfaktorer: Den snabba metoden kan ge stora fel i vissa speciella fall, som när det finns vissa störande ämnen i vattenprovet.
Sammanfattningsvis har refluxtitreringsmetoden och den snabba metoden var och en sina egna fördelar och nackdelar. Vilken metod man ska välja beror på det specifika tillämpningsscenariot och behoven. När hög precision och bred tillämpbarhet krävs, kan återflödestitrering väljas; när snabba resultat krävs eller ett stort antal vattenprover bearbetas är den snabba metoden ett bra val.
Lianhua, som tillverkare av vattenkvalitetstestinstrument i 42 år, har utvecklat en 20-minutersCOD snabb nedbrytning spektrofotometrimetod. Efter ett stort antal experimentella jämförelser har den kunnat uppnå ett fel på mindre än 5% och har fördelarna med enkel drift, snabba resultat, låg kostnad och kort tid.
Posttid: 2024-07-07
