Chemiese suurstofvraag word ook chemiese suurstofvraag genoem (chemiese suurstofvraag), waarna verwys word as COD. Dit is die gebruik van chemiese oksidante (soos kaliumpermanganaat) om oksideerbare stowwe in water te oksideer en te ontbind (soos organiese materiaal, nitriet, ystersout, sulfied, ens.), en dan die suurstofverbruik te bereken gebaseer op die hoeveelheid oorblywende oksidant. Soos biochemiese suurstofverbruik (BOD), is dit 'n belangrike aanduiding van waterbesoedeling. Die eenheid van COD is dpm of mg/L. Hoe kleiner die waarde, hoe ligter is die waterbesoedeling.
Die reducerende stowwe in water sluit verskeie organiese materiaal, nitriet, sulfied, ystersout, ens. in. Maar die belangrikste een is organiese materiaal. Daarom word chemiese suurstofverbruik (COD) dikwels as 'n aanwyser gebruik om die hoeveelheid organiese materiaal in water te meet. Hoe groter die chemiese suurstofbehoefte, hoe ernstiger is die waterbesoedeling deur organiese materiaal. Die bepaling van chemiese suurstofaanvraag (COD) wissel met die bepaling van reducerende stowwe in watermonsters en die bepalingsmetode. Die mees algemeen gebruikte metodes tans is die suur kaliumpermanganaat oksidasie metode en die kalium dichromaat oksidasie metode. 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 reproduceerbaarheid. 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 uitruilvermoë van die hars sal verminder. Organiese materiaal kan na voorbehandeling (stolling, verheldering en filtrasie) met ongeveer 50% verminder word, maar dit kan nie in die ontsoutingstelsel verwyder word nie, daarom word dit dikwels deur die voerwater in die ketel gebring, wat die pH-waarde van die ketel verlaag. water. Soms kan organiese materiaal ook in die stoomstelsel ingebring word en water kondensaat, wat die pH sal verlaag en stelselkorrosie sal veroorsaak. Hoë organiese materiaalinhoud in die sirkulerende waterstelsel sal mikrobiese voortplanting bevorder. Dus, hetsy vir ontsouting, ketelwater of sirkulerende waterstelsel, hoe laer die COD, hoe beter, maar daar is geen verenigde beperkende indeks nie. Wanneer COD (KMnO4-metode) > 5mg/L in die sirkulerende koelwaterstelsel, het die waterkwaliteit begin verswak.
Chemiese suurstofverbruik (COD) is 'n metingsaanwyser van die mate waarin water ryk is aan organiese materiaal, en dit is ook een van die belangrike aanwysers om die mate van waterbesoedeling te meet. Met die ontwikkeling van industrialisasie en die toename in bevolking word waterliggame meer en meer besoedel, en die ontwikkeling van COD-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 op daardie stadium nog 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 ontledingsmetodes, is die opsporingsmetode van COD geleidelik verbeter. In 1918 het die Duitse chemikus Hasse COD gedefinieer as die totale hoeveelheid organiese materiaal wat verbruik word deur oksidasie in 'n suur oplossing. Daarna het hy 'n nuwe COD-bepalingsmetode voorgestel, wat is om 'n hoë-konsentrasie chroomdioksiedoplossing as 'n oksidant te gebruik. Hierdie metode kan organiese materiaal effektief oksideer tot koolstofdioksied en water, en meet die verbruik van oksidante in die oplossing voor en na oksidasie 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 moeilikheid en tydrowend van die eksperiment verhoog. Tweedens, hoë-konsentrasie chroomdioksied oplossings is skadelik vir die omgewing en is nie bevorderlik vir praktiese toepassings nie. Daarom het daaropvolgende studies geleidelik na '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 'n hoë akkuraatheid, wat die doeltreffendheid van COD-opsporing aansienlik verbeter. Die gebruik van perswaelsuur hou egter ook sekere veiligheidsgevare in, daarom is dit steeds nodig om aandag te skenk aan die veiligheid van werking.
Vervolgens, met die vinnige ontwikkeling van instrumentasietegnologie, het die COD-bepalingsmetode geleidelik outomatisering en intelligensie bereik. In die 1970's het die eerste COD outomatiese ontleder verskyn, wat die ten volle outomatiese verwerking en opsporing van watermonsters kan realiseer. Hierdie instrument verbeter nie net die akkuraatheid en stabiliteit van COD-bepaling nie, maar verbeter ook werkdoeltreffendheid 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 inhou nie. Biosensor-tegnologie 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 van tradisionele chemiese analise tot moderne instrumentasie, foto-elektriese tegnologie, elektrochemiese metodes en biosensortegnologie ondergaan. Met die vooruitgang van wetenskap en tegnologie en die toename in aanvraag, word COD-opsporingstegnologie steeds verbeter en vernuwe. 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 word.
Tans gebruik laboratoriums hoofsaaklik die volgende twee metodes om COD op te spoor.
1. COD-bepalingsmetode
Kaliumdichromaat-standaardmetode, 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 reflux vir 'n sekere tydperk in 'n sterk suur medium, 'n deel van die kaliumdichromaat word verminder deur die oksideerbare stowwe in die watermonster, 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 om dit met die huidige standaard te meet:
1. Dit neem te veel tyd, en elke monster moet vir 2 uur terugvloei;
2. Die terugvloeitoerusting beslaan 'n groot spasie, wat die bondelbepaling moeilik maak;
3. Die ontledingskoste is hoog, veral vir silwersulfaat;
4. Tydens die bepalingsproses is die vermorsing van reflukswater ongelooflik;
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. 250mL volledig-glas reflux toestel
2. Verhittingstoestel (elektriese oond)
3. 25mL of 50mL suurburet, koniese fles, pipet, volumetriese fles, ens.
(III) Reagense
1. Kaliumdichromaat standaard oplossing (c1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L)
2. Ferrosianaat-aanwyseroplossing
3. Ammonium ystersulfaat standaard oplossing [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L] (kalibreer voor gebruik)
4. Swaelsuur-silwersulfaatoplossing
Kaliumdichromaat standaard metode
(IV) Vasstellingstappe
Ammonium ystersulfaat kalibrasie: Pipetteer 10.00mL kaliumdichromaat standaard oplossing akkuraat 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 ferrosianaat-aanwyseroplossing (ongeveer 0,15 ml) by en titreer met ammoniumystersulfaatoplossing. Die eindpunt is wanneer die kleur van die oplossing van geel na blougroen na rooibruin verander.
(V) Vasberadenheid
Neem 20mL watermonster (indien nodig, neem minder en voeg water by tot 20 of verdun voor dit geneem word), voeg 10mL kaliumdichromaat by, prop die terugvloeitoestel in en voeg dan 30mL swaelsuur en silwersulfaat by, verhit en reflux vir 2 uur . Na afkoeling, spoel die kondensorbuiswand uit met 90.00mL water en verwyder die koniese fles. Nadat die oplossing weer afgekoel is, voeg 3 druppels yster(II)suur-aanwyseroplossing by en titreer met ammoniumyster(II)sulfaat-standaardoplossing. Die kleur van die oplossing verander van geel na blougroen tot rooibruin, wat die eindpunt is. Teken die hoeveelheid ammonium-ystersulfaat-standaardoplossing aan. Terwyl jy die watermonster meet, neem 20.00mL hergedistilleerde water en voer 'n leë eksperiment uit volgens dieselfde werkstappe. Teken die hoeveelheid ammonium-ystersulfaat-standaardoplossing aan wat in die blanko-titrasie gebruik is.
Kaliumdichromaat standaard metode
(VI) Berekening
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Voorsorgmaatreëls
1. Die maksimum hoeveelheid chloried-ioon wat met 0.4g kwiksulfaat gekomplekseer is, kan 40mg bereik. Indien 20.00mL watermonster geneem word, kan die maksimum chloriedioonkonsentrasie van 2000mg/L gekomplekseer word. As die konsentrasie van chloriedione laag is, kan 'n klein hoeveelheid kwiksulfaat bygevoeg word om kwiksulfaat te hou: chloriedione = 10:1 (W/W). Indien 'n klein hoeveelheid kwikchloried presipiteer, beïnvloed dit nie die bepaling nie.
2. Die reeks COD wat deur hierdie metode bepaal word, is 50-500mg/L. Vir watermonsters met 'n chemiese suurstofbehoefte van minder as 50mg/L, moet 0,0250mol/L kaliumdichromaat-standaardoplossing eerder gebruik word. 0.01mol/L ammonium ystersulfaat standaard oplossing moet gebruik word vir terug titrasie. Vir watermonsters met COD groter as 500mg/L, verdun dit voor bepaling.
3. Nadat die watermonster verhit en terugvloei, 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 werkingstegnologie van die reagens na te gaan, aangesien die teoretiese CODCr van elke gram kaliumwaterstofftalaat 1.176g is, word 0.4251g kaliumwaterstofftalaat (HOOCC6H4COOK) in hergedistilleerde water opgelos, oorgedra na 'n 1000mL volumetriese fles, en verdun tot die merk met hergedistilleerde water om dit 'n 500mg/L CODcr standaard oplossing 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 die konsentrasie verandering moet spesiale aandag gegee word aan wanneer die kamer temperatuur hoog is. (Jy kan ook 10,0 ml kaliumdichromaat-standaardoplossing by die blanko voeg na titrasie en titreer met ammonium ystersulfaat tot by die eindpunt.)
7. Die watermonster moet so gou moontlik vars gehou en gemeet word.
Voordele:
Hoë akkuraatheid: Terugvloeititrasie 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 hoë-konsentrasie en lae-konsentrasie organiese afvalwater.
Bedryfspesifikasies: Daar is gedetailleerde bedryfstandaarde en prosesse wat gerieflik is vir operateurs om te bemeester en te implementeer.
Nadele:
Tydrowend: Terugvloeititrasie 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 werking: Die operateur moet sekere chemiese kennis en eksperimentele vaardighede hê, anders kan dit die akkuraatheid van die bepalingsresultate beïnvloed.
2. Vinnige vertering spektrofotometrie
(I) Beginsel
Die monster word bygevoeg 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 moniteringstandaarde van buitelandse instrumente verskil van dié van my land, hoofsaaklik omdat die waterbehandelingsvlak en bestuurstelsel van die buiteland verskil van dié van my land; die vinnige vertering spektrofotometrie metode is hoofsaaklik gebaseer op die algemene metodes van huishoudelike instrumente. Die katalitiese vinnige bepaling van COD-metode is die formuleringstandaard van hierdie metode. Dit is so vroeg as die vroeë 1980's uitgevind. Na meer as 30 jaar se toepassing het dit die standaard van die omgewingsbeskermingsbedryf geword. Die huishoudelike 5B-instrument is wyd gebruik in wetenskaplike navorsing en amptelike monitering. Huishoudelike instrumente is wyd gebruik as gevolg van hul prysvoordele en tydige na-verkope diens.
(III) Vasstellingstappe
Neem 2.5ml monster——voeg reagens by——verteer vir 10 minute——koel vir 2 minute——gooi in die kolorimetriese bak——die toerustingskerm vertoon direk die COD-konsentrasie van die monster.
(IV) Voorsorgmaatreëls
1. Hoë-chloor watermonsters moet hoë-chloor reagens gebruik.
2. Die afvalvloeistof is ongeveer 10ml, maar dit is hoogs suur en moet opgevang en verwerk word.
3. Maak seker dat die ligoordragoppervlak 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 operasiestappe 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 'n paar vereenvoudigde chemiese reaksies en meetmetodes gebruik, kan die akkuraatheid daarvan effens laer wees as die reflukstitrasiemetode.
Beperkte toepassingsgebied: Die vinnige metode is hoofsaaklik geskik vir die bepaling van lae-konsentrasie organiese afvalwater. Vir hoë-konsentrasie afvalwater kan die bepalingsresultate daarvan grootliks beïnvloed word.
Geaffekteer deur steuringsfaktore: Die vinnige metode kan in sommige spesiale gevalle groot foute veroorsaak, soos wanneer daar sekere stowwe in die watermonster is wat steur.
Samevattend het die reflukstitrasiemetode en die vinnige metode elk hul eie voor- en nadele. Watter metode om te kies hang af van die spesifieke toepassing scenario en behoeftes. Wanneer hoë akkuraatheid en wye toepaslikheid vereis word, kan reflukstitrasie gekies word; wanneer vinnige resultate vereis 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-minuteCOD vinnige vertering spektrofotometriemetode. 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.
Postyd: Jun-07-2024