Kemična potreba po kisiku se imenuje tudi kemična potreba po kisiku (kemijska potreba po kisiku), imenovana KPK. To je uporaba kemičnih oksidantov (kot je kalijev permanganat) za oksidacijo in razgradnjo oksidirajočih snovi v vodi (kot so organske snovi, nitriti, železove soli, sulfidi itd.) in nato izračuna porabo kisika na podlagi količine ostankov oksidant. Tako kot biokemična potreba po kisiku (BPK) je pomemben pokazatelj onesnaženosti vode. Enota KPK je ppm ali mg/L. Manjša kot je vrednost, manjša je onesnaženost vode.
Redukcijske snovi v vodi vključujejo različne organske snovi, nitrite, sulfide, železove soli itd. Toda glavna je organska snov. Zato se kemična potreba po kisiku (KPK) pogosto uporablja kot indikator za merjenje količine organske snovi v vodi. Večja kot je kemična potreba po kisiku, resnejše je onesnaženje vode z organskimi snovmi. Določanje kemične porabe kisika (KPK) se razlikuje glede na določanje reducirajočih snovi v vzorcih vode in metodo določanja. Trenutno najpogosteje uporabljeni metodi sta metoda oksidacije s kislim kalijevim permanganatom in metoda oksidacije s kalijevim dikromatom. Metoda s kalijevim permanganatom (KMnO4) ima nizko stopnjo oksidacije, vendar je relativno preprosta. Uporablja se lahko za določanje relativne primerjalne vrednosti vsebnosti organskih snovi v vzorcih vode ter vzorcih čiste površinske in podzemne vode. Metoda s kalijevim dikromatom (K2Cr2O7) ima visoko stopnjo oksidacije in dobro ponovljivost. Primeren je za določanje skupne količine organske snovi v vzorcih vode pri monitoringu odpadnih voda.
Organske snovi so zelo škodljive za industrijske vodne sisteme. Voda, ki vsebuje veliko količino organske snovi, bo pri prehodu skozi sistem za razsoljevanje onesnažila ionske izmenjevalne smole, zlasti anionske izmenjevalne smole, kar bo zmanjšalo izmenjevalno zmogljivost smole. Organske snovi se lahko po predobdelavi (koagulacija, bistrenje in filtracija) zmanjšajo za približno 50 %, vendar jih v sistemu razsoljevanja ni mogoče odstraniti, zato jih pogosto dovajamo v kotel preko napajalne vode, kar zniža pH vrednost kotla. vodo. Včasih se lahko v parni sistem in kondenzirana voda vnesejo tudi organske snovi, kar bo zmanjšalo pH in povzročilo korozijo sistema. Visoka vsebnost organskih snovi v krožečem vodnem sistemu bo spodbujala razmnoževanje mikrobov. Torej, ne glede na to, ali gre za razsoljevanje, kotlovnico ali krožni vodni sistem, je nižja COD, tem bolje, vendar ni enotnega mejnega indeksa. Ko je KPK (metoda KMnO4) > 5mg/L v sistemu obtočne hladilne vode, se je kakovost vode začela slabšati.
Kemična poraba kisika (KPK) je merilni kazalec stopnje bogatosti vode z organskimi snovmi in je tudi eden izmed pomembnih kazalcev za merjenje stopnje onesnaženosti vode. Z razvojem industrializacije in naraščanjem prebivalstva postajajo vodna telesa vedno bolj onesnažena, razvoj odkrivanja KPK pa se postopoma izboljšuje.
Izvor odkrivanja KPK sega v petdeseta leta 19. stoletja, ko so težave z onesnaževanjem vode pritegnile pozornost ljudi. Sprva se je KPK uporabljal kot indikator kislih pijač za merjenje koncentracije organskih snovi v pijačah. Ker pa popolna merilna metoda takrat še ni bila vzpostavljena, je prišlo do velike napake v rezultatih določanja KPK.
V začetku 20. stoletja se je z napredkom sodobnih kemijskih analiznih metod metoda odkrivanja KPK postopoma izboljševala. Leta 1918 je nemški kemik Hasse opredelil KPK kot skupno količino organske snovi, ki se porabi pri oksidaciji v kisli raztopini. Kasneje je predlagal novo metodo določanja COD, ki naj bi kot oksidant uporabila raztopino kromovega dioksida z visoko koncentracijo. Ta metoda lahko učinkovito oksidira organske snovi v ogljikov dioksid in vodo ter izmeri porabo oksidantov v raztopini pred in po oksidaciji, da se določi vrednost KPK.
Vendar pa so se postopoma pokazale pomanjkljivosti te metode. Prvič, priprava in delovanje reagentov sta razmeroma zapletena, kar poveča težavnost in dolgotrajnost poskusa. Drugič, visokokoncentrirane raztopine kromovega dioksida so škodljive za okolje in niso primerne za praktično uporabo. Zato so nadaljnje študije postopoma iskale enostavnejšo in natančnejšo metodo določanja KPK.
V petdesetih letih 20. stoletja je nizozemski kemik Friis izumil novo metodo za določanje KPK, ki kot oksidant uporablja peržveplovo kislino z visoko koncentracijo. Ta metoda je preprosta za uporabo in ima visoko natančnost, kar močno izboljša učinkovitost odkrivanja KPK. Vendar pa ima uporaba peržveplene kisline tudi določene varnostne nevarnosti, zato je še vedno treba paziti na varnost delovanja.
Pozneje je s hitrim razvojem instrumentalne tehnologije metoda določanja KPK postopoma dosegla avtomatizacijo in inteligenco. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja se je pojavil prvi avtomatski analizator COD, ki lahko realizira popolnoma avtomatsko obdelavo in detekcijo vzorcev vode. Ta instrument ne le izboljša natančnost in stabilnost določanja KPK, ampak tudi močno izboljša delovno učinkovitost.
S krepitvijo okoljske ozaveščenosti in izboljšanjem regulativnih zahtev se nenehno optimizira tudi metoda odkrivanja KPK. V zadnjih letih je razvoj fotoelektrične tehnologije, elektrokemičnih metod in biosenzorske tehnologije spodbudil inovacije tehnologije odkrivanja KPK. Na primer, fotoelektrična tehnologija lahko določi vsebnost KPK v vzorcih vode s spremembo fotoelektričnih signalov, s krajšim časom zaznavanja in preprostejšim delovanjem. Elektrokemična metoda uporablja elektrokemične senzorje za merjenje vrednosti KPK, kar ima prednosti visoke občutljivosti, hitrega odziva in odsotnosti potrebe po reagentih. Biosenzorska tehnologija uporablja biološke materiale za specifično zaznavanje organskih snovi, kar izboljša natančnost in specifičnost določanja KPK.
Metode odkrivanja KPK so se v zadnjih nekaj desetletjih razvijale od tradicionalne kemijske analize do sodobnih instrumentov, fotoelektrične tehnologije, elektrokemičnih metod in biosenzorske tehnologije. Z napredkom znanosti in tehnologije ter povečanjem povpraševanja se tehnologija odkrivanja KPK še vedno izboljšuje in uvaja. V prihodnosti je mogoče predvideti, da se bo tehnologija odkrivanja KPK še naprej razvijala in postala hitrejša, natančnejša in zanesljivejša metoda odkrivanja kakovosti vode, ko bodo ljudje posvečali več pozornosti vprašanjem onesnaževanja okolja.
Trenutno laboratoriji za odkrivanje KPK uporabljajo predvsem naslednji dve metodi.
1. Metoda določanja KPK
Standardna metoda s kalijevim dikromatom, znana tudi kot refluksna metoda (nacionalni standard Ljudske republike Kitajske)
(I) Načelo
Vzorcu vode dodamo določeno količino kalijevega dikromata in katalizatorja srebrovega sulfata, segrevamo in refluktiramo določen čas v močno kislem mediju, del kalijevega dikromata se reducira z oksidirajočimi snovmi v vzorcu vode, preostali del pa se zmanjša. kalijev dikromat titriramo z amonijevim železovim sulfatom. Vrednost KPK se izračuna glede na količino porabljenega kalijevega dikromata.
Ker je bil ta standard oblikovan leta 1989, je pri njegovem merjenju s trenutnim standardom veliko pomanjkljivosti:
1. Traja preveč časa in vsak vzorec je treba refluktirati 2 uri;
2. Refluksna oprema zavzame veliko prostora, kar otežuje določanje serije;
3. Stroški analize so visoki, zlasti za srebrov sulfat;
4. Med postopkom določanja je izguba refluksne vode neverjetna;
5. Strupene živosrebrove soli so nagnjene k sekundarnemu onesnaženju;
6. Količina uporabljenih reagentov je velika, stroški potrošnega materiala pa visoki;
7. Postopek testiranja je zapleten in ni primeren za napredovanje.
(II) Oprema
1. 250 ml popolnoma steklena refluksna naprava
2. Grelna naprava (električna peč)
3. 25 mL ali 50 mL kislinska bireta, erlenmajerica, pipeta, merilna bučka itd.
(III) Reagenti
1. Standardna raztopina kalijevega dikromata (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Raztopina indikatorja ferocianata
3. Standardna raztopina amonijevega železovega sulfata [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (umerite pred uporabo)
4. Raztopina žveplove kisline in srebrovega sulfata
Standardna metoda s kalijevim dikromatom
(IV) Koraki določitve
Kalibracija amonijevega železovega sulfata: Natančno odpipetirajte 10,00 ml standardne raztopine kalijevega dikromata v 500 ml erlenmajerico, razredčite na približno 110 ml z vodo, počasi dodajte 30 ml koncentrirane žveplove kisline in dobro pretresite. Po ohlajanju dodamo 3 kapljice raztopine indikatorja ferocianata (približno 0,15 ml) in titriramo z raztopino amonijevega železovega sulfata. Končna točka je, ko se barva raztopine spremeni iz rumene v modrozeleno v rdečkasto rjavo.
(V) Odločnost
Vzemite 20 ml vzorca vode (če je potrebno, vzemite manj in dodajte vodo na 20 ali razredčite pred odvzemom), dodajte 10 ml kalijevega dikromata, priključite refluksno napravo in nato dodajte 30 ml žveplove kisline in srebrovega sulfata, segrevajte in refluktirajte 2 uri. . Po ohlajanju sperite steno cevi kondenzatorja z 90,00 ml vode in odstranite erlenmajerico. Ko se raztopina ponovno ohladi, dodamo 3 kapljice raztopine indikatorja železove kisline in titriramo s standardno raztopino amonijevega železovega sulfata. Barva raztopine se spremeni iz rumene v modrozeleno do rdečkasto rjave, kar je končna točka. Zapišite količino standardne raztopine amonijevega železovega sulfata. Med merjenjem vzorca vode vzemite 20,00 ml redestilirane vode in izvedite slepi poskus po enakih delovnih korakih. Zabeležite količino standardne raztopine amonijevega železovega sulfata, uporabljene pri slepi titraciji.
Standardna metoda s kalijevim dikromatom
(VI) Izračun
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Varnostni ukrepi
1. Največja količina kloridnega iona v kompleksu z 0,4 g živosrebrovega sulfata lahko doseže 40 mg. Če vzamete 20,00 ml vzorca vode, lahko dosežete največjo koncentracijo kloridnih ionov 2000 mg/L. Če je koncentracija kloridnih ionov nizka, lahko dodamo majhno količino živosrebrovega sulfata, da ohranimo živosrebrov sulfat: kloridni ioni = 10:1 (W/W). Če se obori majhna količina živosrebrovega klorida, to ne vpliva na določanje.
2. Razpon KPK, določen s to metodo, je 50-500 mg/L. Za vzorce vode s kemično potrebo po kisiku manj kot 50 mg/L je treba namesto tega uporabiti 0,0250 mol/L standardne raztopine kalijevega dikromata. Za povratno titracijo je treba uporabiti 0,01 mol/l standardne raztopine amonijevega železovega sulfata. Za vzorce vode s KPK nad 500 mg/L jih pred določanjem razredčite.
3. Ko se vzorec vode segreje in refluksira, mora biti preostala količina kalijevega dikromata v raztopini 1/5-4/5 dodane količine.
4. Pri uporabi standardne raztopine kalijevega hidrogen ftalata za preverjanje kakovosti in tehnologije delovanja reagenta, ker je teoretični CODCr vsakega grama kalijevega hidrogen ftalata 1,176 g, se 0,4251 g kalijevega hidrogen ftalata (HOOCC6H4COOK) raztopi v redestilirani vodi, prenesemo v 1000 ml merilno bučko in razredčimo do oznake z redestilirano vodo, da postane standardna raztopina 500 mg/L CODcr. Pri uporabi ga pripravite svežega.
5. Rezultat določanja CODCr mora ohraniti štiri pomembne števke.
6. Med vsakim poskusom je treba standardno titracijsko raztopino amonijevega železovega sulfata umeriti in posebno pozornost posvetiti spremembi koncentracije, ko je sobna temperatura visoka. (Po titraciji lahko v slepi vzorec dodate tudi 10,0 ml standardne raztopine kalijevega dikromata in titrirate z amonijevim železovim sulfatom do končne točke.)
7. Vzorec vode je treba hraniti svež in ga čim prej izmeriti.
Prednosti:
Visoka natančnost: Refluksna titracija je klasična metoda določanja KPK. Po dolgem obdobju razvoja in preverjanja je bila njegova natančnost splošno priznana. Lahko natančneje odraža dejansko vsebnost organske snovi v vodi.
Široka uporaba: Ta metoda je primerna za različne vrste vzorcev vode, vključno z visoko in nizko koncentracijo organske odpadne vode.
Specifikacije delovanja: Obstajajo podrobni standardi delovanja in procesi, ki so priročni za operaterje, da jih obvladajo in izvajajo.
Slabosti:
Potratno: refluksna titracija običajno traja nekaj ur, da se zaključi določanje vzorca, kar očitno ni primerno za situacijo, ko je treba rezultate pridobiti hitro.
Velika poraba reagenta: Ta metoda zahteva uporabo več kemičnih reagentov, kar ni le drago, ampak tudi do določene mere onesnažuje okolje.
Kompleksno delovanje: operater mora imeti določeno kemijsko znanje in eksperimentalne sposobnosti, sicer lahko vpliva na točnost rezultatov določanja.
2. Spektrofotometrija hitre razgradnje
(I) Načelo
Vzorcu dodamo znano količino raztopine kalijevega dikromata v močnem mediju žveplove kisline, s srebrovim sulfatom kot katalizatorjem in po visokotemperaturni razklopu s fotometrično opremo določimo vrednost KPK. Ker ima ta metoda kratek čas določanja, majhno sekundarno onesnaženje, majhno količino reagenta in nizke stroške, večina laboratorijev trenutno uporablja to metodo. Vendar ima ta metoda visoke stroške instrumenta in nizke stroške uporabe, kar je primerno za dolgoročno uporabo enot COD.
(II) Oprema
Tuja oprema je bila razvita prej, vendar je cena zelo visoka, čas določanja pa dolg. Cena reagenta je na splošno nedostopna za uporabnike, natančnost pa ni zelo visoka, ker se standardi spremljanja tujih instrumentov razlikujejo od tistih v moji državi, predvsem zato, ker sta raven čiščenja vode in sistem upravljanja tujih držav drugačna od tistih v moji državi. država; metoda spektrofotometrije s hitro prebavo temelji predvsem na običajnih metodah domačih instrumentov. Metoda hitrega katalitskega določanja COD je formulacijski standard te metode. Izumili so ga že v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Po več kot 30 letih uporabe je postal standard v industriji varstva okolja. Domači instrument 5B se pogosto uporablja v znanstvenih raziskavah in uradnem spremljanju. Domači instrumenti so bili široko uporabljeni zaradi svojih cenovnih ugodnosti in pravočasne poprodajne storitve.
(III) Koraki določanja
Vzemite 2,5 ml vzorca—–dodajte reagent—–prebavite 10 minut—–ohlajajte 2 minuti—–nalijte v kolorimetrično posodo—–zaslon opreme neposredno prikaže koncentracijo COD vzorca.
(IV) Varnostni ukrepi
1. V vzorcih vode z visoko vsebnostjo klora je treba uporabiti reagent z visoko vsebnostjo klora.
2. Odpadna tekočina je približno 10 ml, vendar je zelo kisla in jo je treba zbrati in predelati.
3. Prepričajte se, da je površina kivete, ki prepušča svetlobo, čista.
Prednosti:
Hitra hitrost: hitra metoda običajno traja le nekaj minut do več kot deset minut za dokončanje določanja vzorca, kar je zelo primerno za situacije, ko je treba rezultate pridobiti hitro.
Manjša poraba reagenta: V primerjavi z metodo refluksne titracije hitra metoda uporablja manj kemičnih reagentov, ima nižje stroške in manj vpliva na okolje.
Enostavno upravljanje: Koraki hitre metode so razmeroma preprosti in operaterju ni treba imeti previsokega kemijskega znanja in eksperimentalnih veščin.
Slabosti:
Nekoliko nižja natančnost: Ker hitra metoda običajno uporablja nekaj poenostavljenih kemijskih reakcij in merilnih metod, je lahko njena natančnost nekoliko nižja od metode refluksne titracije.
Omejen obseg uporabe: hitra metoda je primerna predvsem za določanje organske odpadne vode z nizko koncentracijo. Pri odpadni vodi z visoko koncentracijo lahko rezultati določanja močno vplivajo.
Vpliv motečih dejavnikov: hitra metoda lahko povzroči velike napake v nekaterih posebnih primerih, na primer ko so v vzorcu vode določene moteče snovi.
Če povzamemo, imata metoda refluksne titracije in hitra metoda vsaka svoje prednosti in slabosti. Katero metodo izbrati, je odvisno od posebnega scenarija uporabe in potreb. Kadar sta potrebna visoka natančnost in široka uporabnost, je mogoče izbrati refluksno titracijo; kadar so potrebni hitri rezultati ali je obdelanih veliko število vzorcev vode, je hitra metoda dobra izbira.
Lianhua, kot proizvajalec instrumentov za testiranje kakovosti vode že 42 let, je razvil 20-minutniCOD hitra spektrofotometrija prebavemetoda. Po velikem številu eksperimentalnih primerjav je uspelo doseči napako manj kot 5 % in ima prednosti enostavnega delovanja, hitrih rezultatov, nizkih stroškov in kratkega časa.
Čas objave: jun-07-2024
