Oxigeno-eskaera kimikoari oxigeno-eskaera kimikoa ere deitzen zaio (oxigeno-eskaera kimikoa), COD deritzona. Oxidatzaile kimikoen erabilera da (adibidez, potasio permanganatoa) uretan dauden substantzia oxidagarriak oxidatzeko eta deskonposatzeko (adibidez, materia organikoa, nitritoa, gatz ferrosa, sulfuroa, etab.), eta, ondoren, oxigeno-kontsumoa kalkulatu hondar kopuruaren arabera. oxidatzailea. Oxigeno-eskaera biokimikoa (BOD) bezala, uraren kutsaduraren adierazle garrantzitsua da. COD unitatea ppm edo mg/L da. Zenbat eta balioa txikiagoa izan, orduan eta arinagoa izango da uraren kutsadura.
Uretan dauden substantzia murriztaileen artean hainbat materia organiko daude, nitritoak, sulfuroak, burdinazko gatzak... Baina nagusia materia organikoa da. Hori dela eta, oxigeno-eskaera kimikoa (COD) uretan dagoen materia organiko kopurua neurtzeko adierazle gisa erabili ohi da. Zenbat eta oxigeno-eskaera kimiko handiagoa izan, orduan eta larriagoa izango da uraren kutsadura materia organikoak. Oxigeno-eskari kimikoaren (COD) zehaztapena aldatu egiten da ur laginetako substantzia murrizteen determinazioarekin eta determinazio-metodoarekin. Gaur egun gehien erabiltzen diren metodoak potasio permanganato azidoaren oxidazio metodoa eta potasio dikromatoaren oxidazio metodoa dira. Potasio permanganatoa (KMnO4) metodoak oxidazio-tasa baxua du, baina nahiko sinplea da. Ur laginetan eta gainazaleko eta lurpeko uren laginetan eduki organikoaren balio konparatibo erlatiboa zehazteko erabil daiteke. Potasio dikromatoaren (K2Cr2O7) metodoak oxidazio-tasa handia eta erreproduzigarritasun ona ditu. Hondakin-uren monitorizazioan ur-laginetako materia organikoaren kopuru osoa zehazteko egokia da.
Materia organikoa oso kaltegarria da industriako ur-sistementzat. Materia organiko kopuru handia duen urak ioi-truke-erretxinak kutsatuko ditu gatzgabetze-sistematik igarotzean, batez ere anioi-truke-erretxinak, eta horrek erretxinaren truke-ahalmena murriztuko du. Materia organikoa % 50 inguru murriztu daiteke aurretratamenduaren ondoren (koagulazioa, argiztapena eta iragazketa), baina gatzgabetze sisteman ezin da kendu, beraz, sarritan elikadura-uraren bidez galdarara sartzen da, eta horrek galdararen pH balioa murrizten du. ura. Batzuetan, materia organikoa lurrun-sistemara eta kondentsatutako ura ere sar daiteke, eta horrek pH-a murriztuko du eta sistemaren korrosioa eragingo du. Zirkulatzen ari den ur-sisteman materia organiko eduki altuak mikrobioen ugalketa sustatuko du. Hori dela eta, gatzgabetzeko, galdarako ura edo zirkulazio-sistemarako, zenbat eta COD txikiagoa izan, orduan eta hobeto, baina ez dago indize mugatzaile bateraturik. KMnO4 metodoa > 5 mg/L hozte-uren zirkulazioan, uraren kalitatea hondatzen hasi da.
Oxigeno-eskaera kimikoa (COD) ura materia organikoetan aberatsa den neurtzeko adierazle bat da, eta uraren kutsadura-maila neurtzeko adierazle garrantzitsuetako bat ere bada. Industrializazioaren garapenarekin eta populazioaren hazkundearekin, ur-masak gero eta gehiago kutsatzen dira, eta COD detektatzeko garapena hobetzen joan da pixkanaka.
COD detektatzeko jatorria 1850eko hamarkadan dago, uraren kutsadura arazoek jendearen arreta erakarri zutenean. Hasieran, COD edarien azidoen adierazle gisa erabiltzen zen edarien materia organikoaren kontzentrazioa neurtzeko. Hala ere, garai hartan neurketa-metodo osorik ezarri ez zenez, errore handia zegoen COD-ren determinazio-emaitzetan.
mendearen hasieran, analisi kimikoko metodo modernoen aurrerapenarekin, COD detektatzeko metodoa pixkanaka hobetu zen. 1918an, Hasse kimikari alemaniarrak COD gisa definitu zuen disoluzio azido batean oxidazioz kontsumitzen den materia organiko kopuru osoa. Ondoren, COD determinatzeko metodo berri bat proposatu zuen, hau da, kontzentrazio handiko kromo dioxidoaren disoluzioa oxidatzaile gisa erabiltzea. Metodo honek eraginkortasunez oxidatu dezake materia organikoa karbono dioxidoan eta uretan, eta oxidatzaileen disoluzioaren kontsumoa neurtu aurretik eta oxidatu ondoren COD balioa zehazteko.
Hala ere, metodo honen gabeziak azaleratu dira pixkanaka. Lehenik eta behin, erreaktiboen prestaketa eta funtzionamendua nahiko korapilatsuak dira, eta horrek esperimentuaren zailtasuna eta denbora gehiago hartzen du. Bigarrenik, kontzentrazio handiko kromo dioxidoaren disoluzioak ingurumenarentzat kaltegarriak dira eta ez dira aplikazio praktikoetarako onuragarriak. Horregatik, ondorengo ikerketek pixkanaka COD determinatzeko metodo sinpleago eta zehatzagoa bilatu dute.
1950eko hamarkadan, Friis kimikari holandarrak COD determinatzeko metodo berri bat asmatu zuen, kontzentrazio handiko azido persulfurikoa oxidatzaile gisa erabiltzen duena. Metodo hau funtzionatzeko erraza da eta zehaztasun handia du, eta horrek asko hobetzen du COD detektatzeko eraginkortasuna. Hala ere, azido persulfurikoaren erabilerak segurtasun-arrisku batzuk ere baditu, beraz, oraindik beharrezkoa da funtzionamenduaren segurtasunari arreta jartzea.
Gerora, tresneriaren teknologiaren garapen azkarrarekin, COD determinatzeko metodoak automatizazioa eta adimena lortu ditu pixkanaka. 1970eko hamarkadan, lehen COD analizatzaile automatikoa agertu zen, ur laginak guztiz automatikoki prozesatu eta hautemateaz jabetu daitekeena. Tresna honek COD determinazioaren zehaztasuna eta egonkortasuna hobetzeaz gain, lanaren eraginkortasuna asko hobetzen du.
Ingurumenaren kontzientzia areagotuz eta arauzko eskakizunak hobetuz, COD detektatzeko metodoa ere etengabe optimizatzen ari da. Azken urteotan, teknologia fotoelektrikoaren, metodo elektrokimikoen eta biosentsoreen teknologiaren garapenak COD detektatzeko teknologiaren berrikuntza sustatu du. Esaterako, teknologia fotoelektrikoak ur laginetako COD edukia zehaztu dezake seinale fotoelektrikoen aldaketaren bidez, detektatzeko denbora laburragoa eta funtzionamendu sinpleagoarekin. Metodo elektrokimikoak sentsore elektrokimikoak erabiltzen ditu COD balioak neurtzeko, eta horrek sentsibilitate handia, erantzun azkarra eta erreaktiborik behar ez izatearen abantailak ditu. Biosentsoreen teknologiak material biologikoak erabiltzen ditu berariaz materia organikoa detektatzeko, eta horrek COD determinazioaren zehaztasuna eta espezifikotasuna hobetzen ditu.
COD detektatzeko metodoek garapen-prozesu bat jasan dute analisi kimiko tradizionaletik tresneria modernora, teknologia fotoelektrikora, metodo elektrokimikoak eta biosentsoreen teknologiara azken hamarkadetan. Zientziaren eta teknologiaren aurrerapenarekin eta eskaeraren hazkundearekin, COD detektatzeko teknologia hobetzen eta berritzen ari da oraindik. Etorkizunean, aurreikus daiteke jendeak ingurumenaren kutsaduraren gaiei arreta handiagoa ematen dien heinean, COD detektatzeko teknologia gehiago garatuko dela eta uraren kalitatea detektatzeko metodo azkarrago, zehatzagoa eta fidagarriagoa bihurtuko dela.
Gaur egun, laborategiek batez ere bi metodo hauek erabiltzen dituzte COD detektatzeko.
1. COD determinatzeko metodoa
Potasio dikromatoaren metodo estandarra, errefluxu metodoa (Txinako Herri Errepublikako Estandar Nazionala) ere ezaguna.
(I) Printzipioa
Gehitu potasio dikromato eta katalizatzaile zilar sulfato kopuru jakin bat ur laginari, berotu eta errefluxu denbora tarte jakin batean medio azido indartsu batean, potasio dikromatoaren zati bat ur laginaren substantzia oxidagarriek murrizten dute eta gainerakoa. potasio dikromatoa amoniozko sulfato ferrosoarekin titulatzen da. COD balioa kontsumitutako potasio dikromato kantitatearen arabera kalkulatzen da.
Arau hau 1989an formulatu zenetik, egungo estandarrekin neurtzeak desabantaila asko ditu:
1. Denbora gehiegi behar da, eta lagin bakoitza 2 orduz errefluxua jarri behar da;
2. Errefluxu-ekipoak espazio handia hartzen du, loteak zehaztea zaila egiten du;
3. Analisiaren kostua handia da, batez ere zilar sulfatoarentzat;
4. Determinazio-prozesuan zehar, errefluxu-uraren hondakina harrigarria da;
5. Merkurio-gatz toxikoak bigarren mailako kutsadura izateko joera dute;
6. Erabilitako erreaktiboen kopurua handia da eta kontsumigarrien kostua handia da;
7. Proba prozesua korapilatsua da eta ez da egokia promoziorako.
(II) Ekipamendua
1. 250 ml-ko beira osoko errefluxu-gailua
2. Berogailu gailua (labe elektrikoa)
3. 25 ml edo 50 ml azido bureta, matraze konikoa, pipeta, matraze bolumetrikoa, etab.
(III) Erreaktiboak
1. Potasio dikromato-disoluzio estandarra (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrozianato-adierazle-disoluzioa
3. Amonio sulfato ferrosoaren soluzio estandarra [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L] (kalibratu erabili aurretik)
4. Azido sulfurikoa-zilar sulfato disoluzioa
Potasio dikromatoaren metodo estandarra
(IV) Zehaztapen-urratsak
Amonio-sulfato ferrosoaren kalibrazioa: pipeta zehaztasunez 10,00 ml potasio dikromatoko soluzio estandarra 500 ml-ko matraz koniko batean, 110 ml inguru urarekin diluitu, poliki-poliki gehitu 30 ml azido sulfuriko kontzentratua eta ondo astindu. Hoztu ondoren, gehitu 3 tanta ferrozianato-disoluzio adierazle (0,15 ml inguru) eta titulatu amonio-sulfato ferroso-disoluzioarekin. Amaiera puntua disoluzioaren kolorea horitik urdin-berdera marroi gorrixkara aldatzen denean da.
(V) Determinazioa
Hartu 20 ml ur lagin (beharrezkoa bada, hartu gutxiago eta gehitu ura 20ra edo hartu aurretik diluitu), gehitu 10 ml potasio dikromato, konektatu errefluxu-gailua eta, ondoren, gehitu 30 ml azido sulfuriko eta zilar sulfato, berotu eta errefluxua 2 orduz. . Hoztu ondoren, garbitu kondentsadorearen hodiaren horma 90,00 ml urarekin eta kendu matraz konikoa. Soluzioa berriro hoztu ondoren, gehitu 3 tanta azido ferrosoaren disoluzio adierazle eta titulatu amonio sulfato ferrosoaren soluzio estandar batekin. Disoluzioaren kolorea horitik urdin-berdetik marroi gorrixkara aldatzen da, hau da, amaierako puntua. Grabatu amonio sulfato ferrosoaren soluzio estandarraren kantitatea. Ur-lagina neurtzen ari zaren bitartean, hartu 20,00 ml ur birdistilatu eta egin esperimentu huts bat funtzionamendu-urrats berdinen arabera. Grabatu hutsuneko titulazioan erabilitako amonio sulfato ferrosoaren soluzio estandarraren kantitatea.
Potasio dikromatoaren metodo estandarra
(VI) Kalkulua
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Neurriak
1. 0,4 g sulfato merkurikoarekin konplexatutako kloruro ioi kopuru maximoa 40 mg-ra irits daiteke. 20,00 ml-ko ur-lagina hartzen bada, 2000 mg/L-ko kloruro ioien kontzentrazio maximoa konplexua izan daiteke. Kloruro ioien kontzentrazioa baxua bada, sulfato merkuriko kopuru txiki bat gehi daiteke sulfato merkurikoa mantentzeko: kloruro ioiak = 10:1 (W/W). Kloruro merkuriko kopuru txiki bat hauspeatzen bada, ez du determinazioan eragiten.
2. Metodo honek zehazten duen COD tartea 50-500mg/L da. Oxigeno-eskari kimikoa 50mg/L baino txikiagoa duten ur laginetarako, 0,0250mol/L potasio dikromato-soluzio estandarra erabili behar da. 0.01mol/L amonio sulfato ferrosoaren soluzio estandarra erabili behar da atzera titulaziorako. 500 mg/L baino COD baino handiagoa duten ur laginetarako, diluitu itzazu determinazio aurretik.
3. Ur lagina berotu eta errefluxuaren ondoren, disoluzioan geratzen den potasio dikromato kopurua gehitutako zenbatekoaren 1/5-4/5 izan behar da.
4. Potasio hidrogeno ftalato soluzio estandarra erabiltzen denean erreaktiboaren kalitatea eta funtzionamendu teknologia egiaztatzeko, potasio hidrogeno ftalato gramo bakoitzaren CODCr teorikoa 1,176 g denez, 0,4251 g potasio hidrogeno ftalato (HOOCC6H4COOK) ur birdistilatuan disolbatzen da, 1000 ml-ko matraze bolumetriko batera transferitu, eta markaraino diluitu ur birdistilatuarekin 500 mg/L CODcr soluzio estandarra izan dadin. Prestatu freskoa erabiltzen denean.
5. CODCr determinazioaren emaitzak lau zifra esanguratsu gorde behar ditu.
6. Esperimentu bakoitzean, amoniozko sulfato ferrosoaren titulazio-soluzio estandarra kalibratu behar da, eta kontzentrazio-aldaketari arreta berezia jarri behar zaio giro-tenperatura altua denean. (Horrez gain, 10,0 ml potasio dikromatoko soluzio estandarra gehi diezazkiokezu hutsuneari titratu ondoren eta amoniozko sulfato ferrosoarekin titulatu amaieraraino.)
7. Ur-lagina fresko mantendu behar da eta ahalik eta azkarren neurtu.
Abantailak:
Zehaztasun handia: Errefluxuaren titulazioa COD determinatzeko metodo klasiko bat da. Garapen eta egiaztapen aldi luze baten ondoren, bere zehaztasuna oso ezaguna izan da. Uretan dagoen materia organikoaren benetako edukia zehatzago islatu dezake.
Aplikazio zabala: metodo hau egokia da hainbat ur-lagintarako, kontzentrazio handiko eta kontzentrazio baxuko hondakin-ur organikoetarako.
Eragiketa-zehaztapenak: operazio-estandar eta prozesu zehatzak daude, operadoreek menperatzeko eta ezartzeko erosoak direnak.
Desabantailak:
Denbora asko behar da: Errefluxuko titulazioak ordu batzuk behar izaten ditu lagin baten zehaztapena osatzeko, eta hori, jakina, ez da onuragarria emaitzak azkar lortu behar diren egoerarako.
Erreaktiboen kontsumo handia: metodo honek erreaktibo kimiko gehiago erabiltzea eskatzen du, eta horrek garestia ez ezik, ingurumena kutsatzen du neurri batean.
Eragiketa konplexua: operadoreak ezagutza kimiko eta trebetasun esperimental batzuk izan behar ditu, bestela determinazio emaitzen zehaztasunari eragin diezaioke.
2. Digestio azkarraren espektrofotometria
(I) Printzipioa
Lagina potasio dikromato-disoluzio kantitate ezagun batekin gehitzen da, azido sulfuriko indartsu batean, zilar sulfatoa katalizatzaile gisa, eta tenperatura altuko digestioaren ondoren, COD balioa ekipo fotometrikoen bidez zehazten da. Metodo honek determinazio denbora laburra, bigarren mailako kutsadura txikia, erreaktibo bolumen txikia eta kostu baxua dituenez, gaur egun laborategi gehienek metodo hau erabiltzen dute. Hala ere, metodo honek tresna-kostu altua du eta erabilera-kostu txikia, hau da, COD unitateak epe luzerako erabiltzeko egokia.
(II) Ekipamendua
Atzerriko ekipamendua lehenago garatu zen, baina prezioa oso altua da eta determinazio denbora luzea da. Erreaktiboen prezioa, oro har, ezinezkoa da erabiltzaileentzat, eta zehaztasuna ez da oso altua, atzerriko tresnen monitorizazio-estandarrak nire herrialdekoekin alderatuta desberdinak direlako, batez ere, atzerriko herrialdeetako ur-tratamendu-maila eta kudeaketa-sistema nireak baino desberdinak direlako. herrialdea; digestio azkarreko espektrofotometria metodoa etxeko tresnen ohiko metodoetan oinarritzen da batez ere. COD metodoaren determinazio azkar katalitikoa metodo honen formulazio estandarra da. 1980ko hamarkadaren hasieran asmatu zen. 30 urte baino gehiago aplikatu ondoren, ingurumena babesteko industriaren estandarra bihurtu da. Etxeko 5B tresna oso erabilia izan da ikerketa zientifikoan eta jarraipen ofizialean. Etxeko tresnak oso erabiliak izan dira prezio abantailengatik eta salmenta osteko zerbitzu puntualagatik.
(III) Determinazio-urratsak
Hartu 2,5 ml lagina—–gehitu erreaktiboa—–digeritu 10 minutuz—–hoztu 2 minutuz—–ontzi kolorimetrikoan bota—–ekipoaren pantailak zuzenean bistaratzen du laginaren COD kontzentrazioa.
(IV) Neurriak
1. Kloro handiko ur laginek kloro handiko erreaktiboa erabili behar dute.
2. Hondakin-likidoa 10 ml ingurukoa da, baina oso azidoa da eta bildu eta prozesatu behar da.
3. Ziurtatu kubetaren argia igortzen duen gainazala garbi dagoela.
Abantailak:
Abiadura azkarra: metodo azkarrak normalean minutu batzuk edo hamar minutu baino gehiago behar ditu lagin baten determinazioa osatzeko, oso egokia emaitzak azkar lortu behar diren egoeretarako.
Erreaktiboen kontsumo gutxiago: errefluxuko titulazio metodoarekin alderatuta, metodo azkarrak erreaktibo kimiko gutxiago erabiltzen ditu, kostu txikiagoak ditu eta ingurumenean eragin txikiagoa du.
Eragiketa erraza: metodo azkarraren funtzionamendu-urratsak nahiko sinpleak dira eta operadoreak ez du ezagutza kimiko eta trebetasun esperimental handiegiak izan behar.
Desabantailak:
Zehaztasun apur bat txikiagoa: metodo azkarrak erreakzio kimiko sinplifikatu eta neurketa metodo batzuk erabiltzen dituenez, bere zehaztasuna errefluxuaren titulazio metodoa baino apur bat txikiagoa izan daiteke.
Aplikazio-eremu mugatua: metodo azkarra kontzentrazio baxuko hondakin-ur organikoak zehazteko egokia da batez ere. Kontzentrazio handiko hondakin-uren kasuan, haren determinazio-emaitzek eragin handia izan dezakete.
Interferentzia-faktoreek eragina: metodo azkarrak errore handiak sor ditzake kasu berezi batzuetan, adibidez, ur-laginean substantzia interferentzia batzuk daudenean.
Laburbilduz, errefluxuaren titulazio metodoak eta metodo azkarrak bakoitzak bere abantailak eta desabantailak dituzte. Zein metodo aukeratu aplikazioaren eszenatoki eta behar zehatzen araberakoa da. Doitasun handia eta aplikagarritasun zabala behar direnean, errefluxu-titulazioa hauta daiteke; emaitza azkarrak behar direnean edo ur lagin kopuru handia prozesatzen denean, metodo azkarra aukera ona da.
Lianhua-k, 42 urtez uraren kalitatea probatzeko tresnen fabrikatzaile gisa, 20 minutuko iraupena garatu du.COD digestio azkarraren espektrofotometriametodoa. Konparazio esperimental ugari egin ondoren, % 5 baino gutxiagoko errorea lortzeko gai izan da, eta funtzionamendu sinplea, emaitza azkarrak, kostu txikia eta denbora laburrearen abantailak ditu.
Argitalpenaren ordua: 2024-07-07
