Chemiese suurstofvraag word ook chemiese suurstofvraag (chemiese suurstofvraag) genoem, waarna verwys word as COD. Dit is die gebruik van chemiese oksidante (soos kaliumpermanganaat) om oksideerbare stowwe in water (soos organiese materiaal, nitriet, ystersout, sulfied, ens.) te oksideer en te ontbind, en dan die suurstofverbruik te bereken gebaseer op die hoeveelheid oorblywende oksidant. Soos biochemiese suurstofvraag (BOD), is dit 'n belangrike aanduiding van waterbesoedeling. Die eenheid van COD is dpm of mg/L. Hoe kleiner die waarde, hoe ligter die waterbesoedeling.
Die reduseerstowwe in water sluit verskeie organiese materiaal, nitriet, sulfied, ystersout, ens. in. Maar die belangrikste een is organiese materiaal. Daarom word chemiese suurstofvraag (COD) dikwels gebruik as 'n aanduiding om die hoeveelheid organiese materiaal in water te meet. Hoe groter die chemiese suurstofvraag, hoe ernstiger is die waterbesoedeling deur organiese materiaal. Die bepaling van chemiese suurstofvraag (COD) wissel met die bepaling van reduseerstowwe in watermonsters en die bepalingsmetode. Die mees algemeen gebruikte metodes tans is die suur kaliumpermanganaatoksidasiemetode en die kaliumdichromaatoksidasiemetode. Die kaliumpermanganaat (KMnO4)-metode het 'n lae oksidasietempo, maar is relatief eenvoudig. Dit kan gebruik word om die relatiewe vergelykende waarde van die organiese inhoud in watermonsters en skoon oppervlakwater- en grondwatermonsters te bepaal. Die kaliumdichromaat (K2Cr2O7)-metode het 'n hoë oksidasietempo en goeie herhaalbaarheid. Dit is geskik vir die bepaling van die totale hoeveelheid organiese materiaal in watermonsters in afvalwatermonitering.
Organiese materiaal is baie skadelik vir industriële waterstelsels. Water wat 'n groot hoeveelheid organiese materiaal bevat, sal ioonuitruilharse besoedel wanneer dit deur die ontsoutingstelsel gaan, veral anioonuitruilharse, wat die uitruilkapasiteit van die hars sal verminder. Organiese materiaal kan met ongeveer 50% verminder word na voorbehandeling (koagulasie, verheldering en filtrasie), maar dit kan nie in die ontsoutingstelsel verwyder word nie, daarom word dit dikwels deur die voedingswater in die ketel ingebring, wat die pH-waarde van die ketelwater verlaag. Soms kan organiese materiaal ook in die stoomstelsel ingebring word en water kondenseer, wat die pH sal verlaag en stelselkorrosie sal veroorsaak. 'n Hoë organiese materiaalinhoud in die sirkulerende waterstelsel sal mikrobiese voortplanting bevorder. Dus, of dit nou vir ontsouting, ketelwater of sirkulerende waterstelsel is, hoe laer die COD, hoe beter, maar daar is geen verenigde beperkende indeks nie. Wanneer COD (KMnO4-metode) > 5 mg/L in die sirkulerende verkoelingswaterstelsel is, het die watergehalte begin versleg.
Chemiese suurstofvraag (KSB) is 'n meetindikator van die mate waarin water ryk is aan organiese materiaal, en dit is ook een van die belangrike aanwysers vir die meting van die graad van waterbesoedeling. Met die ontwikkeling van industrialisasie en die toename in bevolking word waterliggame al hoe meer besoedel, en die ontwikkeling van KSB-opsporing het geleidelik verbeter.
Die oorsprong van COD-opsporing kan teruggevoer word na die 1850's, toe waterbesoedelingsprobleme mense se aandag getrek het. Aanvanklik is COD gebruik as 'n aanduiding van suur drankies om die konsentrasie van organiese materiaal in drankies te meet. Aangesien 'n volledige meetmetode egter destyds nie vasgestel was nie, was daar 'n groot fout in die bepalingsresultate van COD.
In die vroeë 20ste eeu, met die vooruitgang van moderne chemiese analisemetodes, is die opsporingsmetode van COD geleidelik verbeter. In 1918 het die Duitse chemikus Hasse COD gedefinieer as die totale hoeveelheid organiese materiaal wat deur oksidasie in 'n suur oplossing verbruik word. Daarna het hy 'n nuwe COD-bepalingsmetode voorgestel, naamlik om 'n hoë-konsentrasie chroomdioksiedoplossing as 'n oksidant te gebruik. Hierdie metode kan organiese materiaal effektief in koolstofdioksied en water oksideer, en die verbruik van oksidante in die oplossing voor en na oksidasie meet om die COD-waarde te bepaal.
Die tekortkominge van hierdie metode het egter geleidelik na vore gekom. Eerstens is die voorbereiding en werking van die reagense relatief ingewikkeld, wat die moeilikheidsgraad en tydrowende aard van die eksperiment verhoog. Tweedens is hoë-konsentrasie chroomdioksiedoplossings skadelik vir die omgewing en nie bevorderlik vir praktiese toepassings nie. Daarom het daaropvolgende studies geleidelik 'n eenvoudiger en meer akkurate COD-bepalingsmetode gesoek.
In die 1950's het die Nederlandse chemikus Friis 'n nuwe COD-bepalingsmetode uitgevind, wat hoë-konsentrasie perswaelsuur as 'n oksidant gebruik. Hierdie metode is eenvoudig om te gebruik en het hoë akkuraatheid, wat die doeltreffendheid van COD-opsporing aansienlik verbeter. Die gebruik van perswaelsuur het egter ook sekere veiligheidsgevare, daarom is dit steeds nodig om aandag te skenk aan die veiligheid van die gebruik.
Gevolglik, met die vinnige ontwikkeling van instrumentasietegnologie, het die COD-bepalingsmetode geleidelik outomatisering en intelligensie bereik. In die 1970's het die eerste outomatiese COD-analiseerder verskyn, wat die volledig outomatiese verwerking en opsporing van watermonsters kan bewerkstellig. Hierdie instrument verbeter nie net die akkuraatheid en stabiliteit van COD-bepaling nie, maar verbeter ook die werksdoeltreffendheid aansienlik.
Met die verbetering van omgewingsbewustheid en die verbetering van regulatoriese vereistes, word die opsporingsmetode van COD ook voortdurend geoptimaliseer. In onlangse jare het die ontwikkeling van foto-elektriese tegnologie, elektrochemiese metodes en biosensortegnologie die innovasie van COD-opsporingstegnologie bevorder. Foto-elektriese tegnologie kan byvoorbeeld die COD-inhoud in watermonsters bepaal deur die verandering van foto-elektriese seine, met korter opsporingstyd en eenvoudiger werking. Die elektrochemiese metode gebruik elektrochemiese sensors om COD-waardes te meet, wat die voordele van hoë sensitiwiteit, vinnige reaksie en geen behoefte aan reagense het nie. Biosensortegnologie gebruik biologiese materiale om spesifiek organiese materiaal op te spoor, wat die akkuraatheid en spesifisiteit van COD-bepaling verbeter.
COD-opsporingsmetodes het die afgelope paar dekades 'n ontwikkelingsproses ondergaan van tradisionele chemiese analise tot moderne instrumentasie, fotoëlektriese tegnologie, elektrochemiese metodes en biosensortegnologie. Met die vooruitgang van wetenskap en tegnologie en die toename in vraag, word COD-opsporingstegnologie steeds verbeter en geïnnoveer. In die toekoms kan voorsien word dat namate mense meer aandag gee aan omgewingsbesoedelingskwessies, COD-opsporingstegnologie verder sal ontwikkel en 'n vinniger, meer akkurate en betroubare watergehalte-opsporingsmetode sal word.
Tans gebruik laboratoriums hoofsaaklik die volgende twee metodes om COD op te spoor.
1. COD-bepalingsmetode
Kaliumdichromaatstandaardmetode, ook bekend as refluksmetode (Nasionale Standaard van die Volksrepubliek van China)
(I) Beginsel
Voeg 'n sekere hoeveelheid kaliumdichromaat en katalisator silwersulfaat by die watermonster, verhit en laat dit vir 'n sekere tydperk in 'n sterk suur medium terugvloei, 'n deel van die kaliumdichromaat word deur die oksideerbare stowwe in die watermonster gereduseer, en die oorblywende kaliumdichromaat word getitreer met ammonium ystersulfaat. Die COD-waarde word bereken op grond van die hoeveelheid kaliumdichromaat wat verbruik is.
Aangesien hierdie standaard in 1989 geformuleer is, is daar baie nadele daaraan verbonde om dit met die huidige standaard te meet:
1. Dit neem te veel tyd, en elke monster moet vir 2 uur onder terugvloei verhit word;
2. Die refluks-toerusting neem 'n groot spasie op, wat die bepaling van bondels moeilik maak;
3. Die ontledingskoste is hoog, veral vir silwersulfaat;
4. Tydens die bepalingsproses is die vermorsing van terugvloeiwater verstommend;
5. Giftige kwiksoute is geneig tot sekondêre besoedeling;
6. Die hoeveelheid reagense wat gebruik word, is groot, en die koste van verbruiksgoedere is hoog;
7. Die toetsproses is ingewikkeld en nie geskik vir bevordering nie.
(II) Toerusting
1. 250 ml heelglas-terugvloeitoestel
2. Verhittingstoestel (elektriese oond)
3. 25 ml of 50 ml suurburet, koniese fles, pipet, maatfles, ens.
(III) Reagense
1. Kaliumdichromaat standaardoplossing (c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L)
2. Ferrosianaat-indikatoroplossing
3. Ammonium-ystersulfaat standaardoplossing [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L] (kalibreer voor gebruik)
4. Swaelsuur-silwersulfaatoplossing
Kaliumdichromaat standaardmetode
(IV) Bepalingstappe
Kalibrasie van ammonium-ystersulfaat: Pipetteer akkuraat 10.00mL kaliumdichromaatstandaardoplossing in 'n 500mL koniese fles, verdun tot ongeveer 110mL met water, voeg stadig 30mL gekonsentreerde swaelsuur by en skud goed. Na afkoeling, voeg 3 druppels ferrosianaatindikatoroplossing (ongeveer 0.15mL) by en titreer met ammonium-ystersulfaatoplossing. Die eindpunt is wanneer die kleur van die oplossing van geel na blougroen na rooibruin verander.
(V) Bepaling
Neem 20 ml watermonster (indien nodig, neem minder en voeg water by tot 20 of verdun voor neem), voeg 10 ml kaliumdichromaat by, prop die terugvloeitoestel in, en voeg dan 30 ml swaelsuur en silwersulfaat by, verhit en terugvloei vir 2 uur. Na afkoeling, spoel die kondensorbuiswand met 90.00 ml water af en verwyder die koniese fles. Nadat die oplossing weer afgekoel het, voeg 3 druppels ystersulfaatindikatoroplossing by en titreer met ammonium-ystersulfaatstandaardoplossing. Die kleur van die oplossing verander van geel na blougroen na rooibruin, wat die eindpunt is. Teken die hoeveelheid ammonium-ystersulfaatstandaardoplossing aan. Terwyl die watermonster gemeet word, neem 20.00 ml hergedistilleerde water en voer 'n blanko-eksperiment uit volgens dieselfde stappe. Teken die hoeveelheid ammonium-ystersulfaatstandaardoplossing aan wat in die blanko-titrasie gebruik is.
Kaliumdichromaat standaardmetode
(VI) Berekening
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Voorsorgmaatreëls
1. Die maksimum hoeveelheid chloriedioon gekomplekseer met 0.4 g kwiksulfaat kan 40 mg bereik. As 'n watermonster van 20.00 ml geneem word, kan die maksimum chloriedioonkonsentrasie van 2000 mg/L gekomplekseer word. As die konsentrasie chloriedione laag is, kan 'n klein hoeveelheid kwiksulfaat bygevoeg word om kwiksulfaat te handhaaf: chloriedione = 10:1 (W/W). As 'n klein hoeveelheid kwikchloried presipiteer, beïnvloed dit nie die bepaling nie.
2. Die reeks COD wat deur hierdie metode bepaal word, is 50-500 mg/L. Vir watermonsters met 'n chemiese suurstofaanvraag van minder as 50 mg/L, moet 'n 0.0250 mol/L kaliumdichromaatstandaardoplossing eerder gebruik word. 'n 0.01 mol/L ammonium-ystersulfaatstandaardoplossing moet vir terugtitrasie gebruik word. Vir watermonsters met 'n COD van meer as 500 mg/L, verdun hulle voor bepaling.
3. Nadat die watermonster verhit en terugvloei is, moet die oorblywende hoeveelheid kaliumdichromaat in die oplossing 1/5-4/5 van die bygevoegde hoeveelheid wees.
4. Wanneer kaliumwaterstofftalaat-standaardoplossing gebruik word om die kwaliteit en werkingtegnologie van die reagens te kontroleer, aangesien die teoretiese CODCr van elke gram kaliumwaterstofftalaat 1.176 g is, word 0.4251 g kaliumwaterstofftalaat (HOOCC6H4COOK) in hergedistilleerde water opgelos, oorgedra na 'n 1000 mL maatfles en tot die merk verdun met hergedistilleerde water om dit 'n 500 mg/L CODcr-standaardoplossing te maak. Berei dit vars voor wanneer dit gebruik word.
5. Die CODCr-bepalingsresultaat moet vier beduidende syfers behou.
6. Tydens elke eksperiment moet die ammonium-ystersulfaat-standaard titrasie-oplossing gekalibreer word, en daar moet spesiale aandag gegee word aan die konsentrasieverandering wanneer die kamertemperatuur hoog is. (Jy kan ook 10.0 ml kaliumdichromaat-standaardoplossing by die blanko voeg na titrasie en met ammonium-ystersulfaat tot by die eindpunt titreer.)
7. Die watermonster moet vars gehou word en so gou as moontlik gemeet word.
Voordele:
Hoë akkuraatheid: Terugvloei-titrasie is 'n klassieke COD-bepalingsmetode. Na 'n lang tydperk van ontwikkeling en verifikasie is die akkuraatheid daarvan wyd erken. Dit kan die werklike inhoud van organiese materiaal in water meer akkuraat weerspieël.
Wye toepassing: Hierdie metode is geskik vir verskeie tipes watermonsters, insluitend organiese afvalwater met 'n hoë en lae konsentrasie.
Bedryfspesifikasies: Daar is gedetailleerde bedryfstandaarde en -prosesse wat gerieflik is vir operateurs om te bemeester en te implementeer.
Nadele:
Tydrowend: Refluks-titrasie neem gewoonlik etlike ure om die bepaling van 'n monster te voltooi, wat natuurlik nie bevorderlik is vir die situasie waar resultate vinnig verkry moet word nie.
Hoë reagensverbruik: Hierdie metode vereis die gebruik van meer chemiese reagense, wat nie net duur is nie, maar ook die omgewing tot 'n sekere mate besoedel.
Komplekse operasie: Die operateur moet oor sekere chemiese kennis en eksperimentele vaardighede beskik, anders kan dit die akkuraatheid van die bepalingsresultate beïnvloed.
2. Vinnige verteringsspektrofotometrie
(I) Beginsel
Die monster word gevul met 'n bekende hoeveelheid kaliumdichromaatoplossing in 'n sterk swaelsuurmedium, met silwersulfaat as katalisator, en na hoëtemperatuurvertering word die COD-waarde deur fotometriese toerusting bepaal. Aangesien hierdie metode 'n kort bepalingstyd, klein sekondêre besoedeling, klein reagensvolume en lae koste het, gebruik die meeste laboratoriums tans hierdie metode. Hierdie metode het egter 'n hoë instrumentkoste en 'n lae gebruikskoste, wat geskik is vir langtermyngebruik van COD-eenhede.
(II) Toerusting
Buitelandse toerusting is vroeër ontwikkel, maar die prys is baie hoog, en die bepalingstyd is lank. Die reagensprys is oor die algemeen onbekostigbaar vir gebruikers, en die akkuraatheid is nie baie hoog nie, omdat die moniteringsstandaarde van buitelandse instrumente verskil van dié van my land, hoofsaaklik omdat die waterbehandelingsvlak en bestuurstelsel van buitelandse lande verskil van dié van my land; die vinnige verteringsspektrofotometrie-metode is hoofsaaklik gebaseer op die algemene metodes van binnelandse instrumente. Die katalitiese vinnige bepaling van COD-metode is die formuleringsstandaard van hierdie metode. Dit is reeds in die vroeë 1980's uitgevind. Na meer as 30 jaar se toepassing het dit die standaard van die omgewingsbeskermingsbedryf geword. Die binnelandse 5B-instrument word wyd gebruik in wetenskaplike navorsing en amptelike monitering. Binnelandse instrumente word wyd gebruik as gevolg van hul prysvoordele en tydige na-verkope diens.
(III) Bepalingstappe
Neem 2.5 ml monster—–voeg reagens by—–verteer vir 10 minute—–koel vir 2 minute af—–gooi in die kolorimetriese skaal—–die toerustingskerm vertoon direk die COD-konsentrasie van die monster.
(IV) Voorsorgmaatreëls
1. Watermonsters met 'n hoë chloorinhoud moet 'n reagens met 'n hoë chloorinhoud gebruik.
2. Die afvalvloeistof is omtrent 10 ml, maar dit is hoogs suur en moet versamel en verwerk word.
3. Maak seker dat die ligdeurlatende oppervlak van die kuvet skoon is.
Voordele:
Vinnige spoed: Die vinnige metode neem gewoonlik net 'n paar minute tot meer as tien minute om die bepaling van 'n monster te voltooi, wat baie geskik is vir situasies waar resultate vinnig verkry moet word.
Minder reagensverbruik: In vergelyking met die reflukstitrasiemetode, gebruik die vinnige metode minder chemiese reagense, het laer koste en het minder impak op die omgewing.
Maklike werking: Die werkingstappe van die vinnige metode is relatief eenvoudig, en die operateur hoef nie te hoë chemiese kennis en eksperimentele vaardighede te hê nie.
Nadele:
Effens laer akkuraatheid: Aangesien die vinnige metode gewoonlik van vereenvoudigde chemiese reaksies en meetmetodes gebruik maak, kan die akkuraatheid daarvan effens laer wees as die reflukstitrasiemetode.
Beperkte toepassingsgebied: Die vinnige metode is hoofsaaklik geskik vir die bepaling van organiese afvalwater met 'n lae konsentrasie. Vir afvalwater met 'n hoë konsentrasie kan die bepalingsresultate grootliks beïnvloed word.
Beïnvloed deur interferensiefaktore: Die vinnige metode kan in sommige spesiale gevalle groot foute veroorsaak, soos wanneer daar sekere interfererende stowwe in die watermonster is.
Kortliks, die reflukstitrasiemetode en die vinnige metode het elk hul eie voor- en nadele. Watter metode om te kies, hang af van die spesifieke toepassingscenario en behoeftes. Wanneer hoë presisie en wye toepaslikheid vereis word, kan reflukstitrasie gekies word; wanneer vinnige resultate benodig word of 'n groot aantal watermonsters verwerk word, is die vinnige metode 'n goeie keuse.
Lianhua, as 'n vervaardiger van watergehalte-toetsinstrumente vir 42 jaar, het 'n 20-minuut-metode ontwikkel.COD vinnige verteringsspektrofotometriemetode. Na 'n groot aantal eksperimentele vergelykings kon dit 'n fout van minder as 5% behaal, en het die voordele van eenvoudige werking, vinnige resultate, lae koste en kort tyd.
Plasingstyd: 7 Junie 2024
