Kimyəvi oksigen tələbinin (COD) aşkarlanmasının inkişafı

Kimyəvi oksigen tələbi də KOİ kimi istinad edilən kimyəvi oksigen tələbi (kimyəvi oksigen tələbi) adlanır. Suda oksidləşə bilən maddələri (məsələn, üzvi maddələr, nitrit, qara duz, sulfid və s.) oksidləşdirmək və parçalamaq üçün kimyəvi oksidləşdiricilərin (məsələn, kalium permanqanat) istifadəsi və sonra qalıq miqdarına əsasən oksigen istehlakının hesablanmasıdır. oksidləşdirici. Biokimyəvi oksigen tələbatı (BOD) kimi, suyun çirklənməsinin mühüm göstəricisidir. COD vahidi ppm və ya mg/L-dir. Dəyər nə qədər kiçik olsa, suyun çirklənməsi bir o qədər yüngül olar.
Suda reduksiyaedici maddələrə müxtəlif üzvi maddələr, nitrit, sulfid, qara duz və s. daxildir. Amma əsas üzvi maddələrdir. Buna görə də, kimyəvi oksigen tələbatı (COD) tez-tez suda üzvi maddələrin miqdarını ölçmək üçün bir göstərici kimi istifadə olunur. Kimyəvi oksigen tələbatı nə qədər çox olarsa, suyun üzvi maddələrlə çirklənməsi bir o qədər ciddidir. Kimyəvi oksigen tələbatının (KOİ) təyini su nümunələrində azaldıcı maddələrin təyini və təyinetmə üsulu ilə dəyişir. Hal-hazırda ən çox istifadə edilən üsullar turşu kalium permanqanat oksidləşmə üsulu və kalium dikromat oksidləşmə üsuludur. Kalium permanganat (KMnO4) üsulu aşağı oksidləşmə dərəcəsinə malikdir, lakin nisbətən sadədir. Su nümunələrində və təmiz səth suları və yeraltı su nümunələrində üzvi tərkibin nisbi müqayisəli dəyərini müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər. Kalium dikromat (K2Cr2O7) üsulu yüksək oksidləşmə sürətinə və yaxşı təkrar istehsal qabiliyyətinə malikdir. Çirkab suların monitorinqində su nümunələrində üzvi maddələrin ümumi miqdarını təyin etmək üçün uyğundur.
Üzvi maddələr sənaye su sistemləri üçün çox zərərlidir. Tərkibində böyük miqdarda üzvi maddələr olan su duzsuzlaşdırma sistemindən keçərkən ion dəyişdirici qatranları, xüsusən də anion dəyişdirici qatranları çirkləndirəcək ki, bu da qatranın mübadilə qabiliyyətini azaldacaq. Üzvi maddələr ilkin müalicədən sonra (laxtalanma, aydınlaşdırma və filtrasiya) təxminən 50% azalda bilər, lakin duzsuzlaşdırma sistemində çıxarıla bilməz, buna görə də tez-tez qazanın pH dəyərini azaldan yem suyu vasitəsilə qazana gətirilir. su. Bəzən üzvi maddələr də buxar sisteminə və kondensat suyuna gətirilə bilər ki, bu da pH-ı azaldacaq və sistemin korroziyasına səbəb olacaq. Sirkulyasiya edən su sistemindəki yüksək üzvi maddələr mikrobların çoxalmasına kömək edəcəkdir. Buna görə, duzsuzlaşdırma, qazan suyu və ya dövriyyə su sistemi üçün, COD nə qədər aşağı olsa, bir o qədər yaxşıdır, lakin vahid məhdudlaşdırıcı indeks yoxdur. Sirkulyasiya edən soyuducu su sistemində COD (KMnO4 üsulu) > 5mq/L olduqda suyun keyfiyyəti pisləşməyə başlamışdır.

Kimyəvi oksigen tələbatı (COD) suyun üzvi maddələrlə zənginlik dərəcəsinin ölçü göstəricisidir və eyni zamanda suyun çirklənmə dərəcəsini ölçən mühüm göstəricilərdən biridir. Sənayeləşmənin inkişafı və əhalinin artması ilə su obyektləri getdikcə daha çox çirklənir və COD aşkarlanmasının inkişafı getdikcə yaxşılaşır.
COD aşkarlanmasının mənşəyi suyun çirklənməsi problemlərinin insanların diqqətini çəkdiyi 1850-ci illərə təsadüf edir. Əvvəlcə COD, içkilərdə üzvi maddələrin konsentrasiyasını ölçmək üçün turşulu içkilərin göstəricisi kimi istifadə edilmişdir. Lakin o zaman tam ölçmə metodu qurulmadığından KOİ-nin təyini nəticələrində böyük xəta var idi.
20-ci əsrin əvvəllərində müasir kimyəvi analiz üsullarının inkişafı ilə KOİ-nin aşkarlanması metodu tədricən təkmilləşdirilmişdir. 1918-ci ildə alman kimyaçısı Hasse KOİ-ni turşu məhlulunda oksidləşmə zamanı istehlak edilən üzvi maddələrin ümumi miqdarı kimi təyin etdi. Sonradan o, oksidləşdirici kimi yüksək konsentrasiyalı xrom dioksid məhlulundan istifadə etməkdən ibarət olan yeni KOİ təyini metodunu təklif etdi. Bu üsul üzvi maddələri karbon qazına və suya təsirli şəkildə oksidləşdirə və KOİ dəyərini müəyyən etmək üçün oksidləşmədən əvvəl və sonra məhluldakı oksidləşdiricilərin istehlakını ölçə bilər.
Ancaq bu metodun çatışmazlıqları tədricən ortaya çıxdı. Birincisi, reagentlərin hazırlanması və istismarı nisbətən mürəkkəbdir ki, bu da təcrübənin çətinliyini və vaxtını artırır. İkincisi, yüksək konsentrasiyalı xrom dioksid məhlulları ətraf mühitə zərərlidir və praktik tətbiqlər üçün əlverişli deyil. Buna görə də, sonrakı tədqiqatlar tədricən daha sadə və daha dəqiq KOİ təyini metodunu axtarmağa başladı.
1950-ci illərdə holland kimyaçısı Friis oksidləşdirici kimi yüksək konsentrasiyalı persulfat turşusundan istifadə edən yeni KOİ təyinetmə metodunu icad etdi. Bu metodun istifadəsi sadədir və yüksək dəqiqliyə malikdir, bu da COD aşkarlanmasının səmərəliliyini xeyli artırır. Bununla belə, persulfat turşusunun istifadəsi də müəyyən təhlükəsizlik təhlükələrinə malikdir, buna görə də hələ də əməliyyatın təhlükəsizliyinə diqqət yetirmək lazımdır.
Sonradan, cihaz texnologiyasının sürətli inkişafı ilə COD təyini metodu tədricən avtomatlaşdırma və kəşfiyyata nail oldu. 1970-ci illərdə su nümunələrinin tam avtomatik işlənməsini və aşkarlanmasını həyata keçirə bilən ilk COD avtomatik analizatoru meydana çıxdı. Bu alət COD təyininin dəqiqliyini və sabitliyini təkmilləşdirməklə yanaşı, həm də işin səmərəliliyini xeyli yaxşılaşdırır.
Ətraf mühit haqqında məlumatlılığın artırılması və tənzimləyici tələblərin təkmilləşdirilməsi ilə KOİ-nin aşkarlanması metodu da davamlı olaraq optimallaşdırılır. Son illərdə fotoelektrik texnologiyanın, elektrokimyəvi metodların və biosensor texnologiyasının inkişafı COD aşkarlama texnologiyasının innovasiyasına təkan verdi. Məsələn, fotoelektrik texnologiya su nümunələrində KOİ tərkibini fotoelektrik siqnalların dəyişməsi ilə, daha qısa aşkarlama müddəti və daha sadə əməliyyatla müəyyən edə bilər. Elektrokimyəvi üsul yüksək həssaslıq, sürətli reaksiya və reagentlərə ehtiyac olmaması üstünlüklərinə malik olan KOİ dəyərlərini ölçmək üçün elektrokimyəvi sensorlardan istifadə edir. Biosensor texnologiyası üzvi maddələri xüsusi olaraq aşkar etmək üçün bioloji materiallardan istifadə edir ki, bu da COD təyininin dəqiqliyini və spesifikliyini artırır.
COD aşkarlama üsulları son bir neçə onillikdə ənənəvi kimyəvi analizdən müasir cihazlara, fotoelektrik texnologiyaya, elektrokimyəvi üsullara və biosensor texnologiyasına qədər inkişaf prosesindən keçmişdir. Elm və texnologiyanın inkişafı və tələbatın artması ilə COD aşkarlama texnologiyası hələ də təkmilləşdirilir və yenilənir. Gələcəkdə insanların ətraf mühitin çirklənməsi məsələlərinə daha çox diqqət ayırması ilə COD aşkarlama texnologiyasının daha da inkişaf edəcəyini və daha sürətli, daha dəqiq və etibarlı su keyfiyyətinin aşkarlanması metoduna çevriləcəyini proqnozlaşdırmaq olar.
Hazırda laboratoriyalar KOİ-nin aşkarlanması üçün əsasən aşağıdakı iki üsuldan istifadə edirlər.
1. KOİ-nin təyini üsulu
Kalium dikromat standart metodu, həmçinin reflü metodu kimi tanınır (Çin Xalq Respublikasının Milli Standartı)
(I) Prinsip
Su nümunəsinə müəyyən miqdarda kalium dikromat və katalizator gümüş sulfat əlavə edin, güclü turş mühitdə müəyyən müddət ərzində qızdırın və geri axıdın, kalium dikromatın bir hissəsi su nümunəsindəki oksidləşə bilən maddələrlə azaldılır və qalan hissələr. kalium dikromat ammonium dəmir sulfat ilə titrlənir. KOİ dəyəri istehlak edilən kalium dikromatın miqdarına əsasən hesablanır.
Bu standart 1989-cu ildə tərtib edildiyi üçün onu mövcud standartla ölçməyin bir çox çatışmazlıqları var:
1. Bu, çox vaxt tələb edir və hər bir nümunəni 2 saat ərzində reflü etmək lazımdır;
2. Reflü avadanlığı böyük yer tutur, bu da partiyanın müəyyən edilməsini çətinləşdirir;
3. Analiz dəyəri yüksəkdir, xüsusən gümüş sulfat üçün;
4. Müəyyənləşdirmə prosesi zamanı geri axının suyunun israfı heyrətamizdir;
5. Zəhərli civə duzları ikinci dərəcəli çirklənməyə meyllidir;
6. İstifadə olunan reagentlərin miqdarı böyük, sərf olunan materialların qiyməti isə yüksəkdir;
7. Test prosesi mürəkkəbdir və yüksəliş üçün uyğun deyil.
(II) Avadanlıq
1. 250mL tam şüşəli reflü aparatı
2. İstilik cihazı (elektrik sobası)
3. 25 ml və ya 50 ml turşu büretka, konusvari kolba, pipetka, miqyaslı kolba və s.
(III) Reagentlər
1. Kalium dikromat standart məhlulu (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrosiyanat indikator məhlulu
3. Ammonium dəmir sulfat standart məhlulu [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (istifadə etməzdən əvvəl kalibrləyin)
4. Kükürd turşusu-gümüş sulfat məhlulu
Kalium dikromat standart metodu
(IV) Müəyyənləşdirmə mərhələləri
Ammonium dəmir sulfat kalibrlənməsi: 10,00 ml kalium dikromatın standart məhlulunu 500 ml-lik konik kolbaya dəqiq pipetka ilə çəkin, təxminən 110 ml su ilə seyreltin, yavaş-yavaş 30 ml konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu əlavə edin və yaxşı silkələyin. Soyuduqdan sonra 3 damcı ferrosiyanat indikator məhlulu (təxminən 0,15 ml) əlavə edin və ammonium dəmir sulfat məhlulu ilə titr edin. Son nöqtə məhlulun rənginin sarıdan mavi-yaşıldan qırmızı-qəhvəyiyə qədər dəyişməsidir.
(V) Qərar
20 mL su nümunəsi götürün (lazım olduqda, daha az götürün və 20-yə qədər su əlavə edin və ya götürməzdən əvvəl seyreltin), 10 mL kalium dikromat əlavə edin, reflüks cihazına qoşun və sonra 30 mL sulfat turşusu və gümüş sulfat əlavə edin, 2 saat ərzində qızdırın və geri çevirin. . Soyuduqdan sonra kondensator boru divarını 90.00mL su ilə yuyun və konusvari kolbanı çıxarın. Məhlul yenidən soyuduqdan sonra 3 damcı dəmir turşusu indikator məhlulu əlavə edin və ammonium dəmir sulfat standart məhlulu ilə titr edin. Məhlulun rəngi sarıdan mavi-yaşıldan qırmızı-qəhvəyiyə qədər dəyişir ki, bu da son nöqtədir. Ammonium dəmir sulfat standart məhlulunun miqdarını qeyd edin. Su nümunəsini ölçərkən, 20.00mL yenidən distillə edilmiş su götürün və eyni əməliyyat addımlarına uyğun olaraq boş təcrübə aparın. Blank titrasiyasında istifadə olunan ammonium dəmir sulfat standart məhlulunun miqdarını qeyd edin.
Kalium dikromat standart metodu
(VI) Hesablama
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Ehtiyat tədbirləri
1. 0,4 q civə sulfat ilə kompleksləşmiş xlorid ionunun maksimum miqdarı 40 mq-a çata bilər. 20,00 ml su nümunəsi götürülərsə, maksimum 2000 mq/l xlorid ion konsentrasiyası kompleksləşdirilə bilər. Xlorid ionlarının konsentrasiyası aşağı olarsa, civə sulfatını saxlamaq üçün az miqdarda civə sulfat əlavə etmək olar: xlorid ionları = 10:1 (W/W). Əgər az miqdarda civə xlorid çökərsə, bu, təyinata təsir göstərmir.
2. Bu üsulla müəyyən edilən KOİ diapazonu 50-500mq/L-dir. Kimyəvi oksigen tələbatı 50mq/L-dən az olan su nümunələri üçün əvəzinə 0,0250mol/L kalium dikromat standart məhlulu istifadə edilməlidir. Geri titrləmə üçün 0,01mol/l ammonium dəmir sulfat standart məhlulundan istifadə edilməlidir. KOİ 500mg/L-dən çox olan su nümunələri üçün təyin etməzdən əvvəl onları seyreltin.
3. Su nümunəsi qızdırıldıqdan və geri axınından sonra məhlulda qalan kalium dikromat miqdarı əlavə edilən miqdarın 1/5-4/5 hissəsi olmalıdır.
4. Reagentin keyfiyyətini və işləmə texnologiyasını yoxlamaq üçün kalium hidrogen ftalat standart məhlulundan istifadə edildikdə, hər qram kalium hidrogen ftalatın nəzəri CODCr-i 1,176 q, 0,4251 q kalium hidrogen ftalat (HOOCC6H4COOK qırmızı suda həll olunmuş) olduğundan 1000 mL ölçülü kolbaya köçürülür və 500 mq/L CODcr standart məhlulu etmək üçün yenidən distillə edilmiş su ilə işarəyə qədər seyreltilir. İstifadə edildikdə təzə hazırlayın.
5. CODCr-in təyini nəticəsi dörd əhəmiyyətli rəqəmi saxlamalıdır.
6. Hər bir təcrübə zamanı ammonium dəmir sulfat standart titrləmə məhlulu kalibrlənməlidir və otaq temperaturu yüksək olduqda konsentrasiyanın dəyişməsinə xüsusi diqqət yetirilməlidir. (Həmçinin titrləmədən sonra blanka 10,0 ml kalium dikromat standart məhlulu əlavə edə və ammonium dəmir sulfatla son nöqtəyə qədər titrləyə bilərsiniz.)
7. Su nümunəsi təzə saxlanılmalı və mümkün qədər tez ölçülməlidir.
Üstünlükləri:
Yüksək dəqiqlik: Reflüks titrasiyası KOİ-nin təyin edilməsinin klassik üsuludur. Uzun müddət inkişaf və yoxlamadan sonra onun dəqiqliyi geniş şəkildə tanındı. Suda üzvi maddələrin faktiki tərkibini daha dəqiq əks etdirə bilər.
Geniş tətbiq: Bu üsul yüksək konsentrasiyalı və aşağı konsentrasiyalı üzvi çirkab suları da daxil olmaqla müxtəlif növ su nümunələri üçün uyğundur.
Əməliyyat xüsusiyyətləri: Operatorların mənimsəməsi və həyata keçirməsi üçün əlverişli olan ətraflı əməliyyat standartları və prosesləri mövcuddur.
Dezavantajları:
Vaxt aparan: Reflüks titrasiyası adətən nümunənin təyinini başa çatdırmaq üçün bir neçə saat çəkir ki, bu da nəticələrin tez əldə edilməli olduğu vəziyyətə açıq şəkildə uyğun gəlmir.
Yüksək reagent sərfi: Bu üsul daha çox kimyəvi reagentlərin istifadəsini tələb edir ki, bu da nəinki baha başa gəlir, həm də müəyyən dərəcədə ətraf mühiti çirkləndirir.
Mürəkkəb əməliyyat: Operator müəyyən kimyəvi biliklərə və eksperimental bacarıqlara malik olmalıdır, əks halda bu, təyinetmə nəticələrinin düzgünlüyünə təsir göstərə bilər.
2. Sürətli həzm spektrofotometriyası
(I) Prinsip
Nümunəyə məlum miqdarda kalium dikromat məhlulu, güclü sulfat turşusu mühitində, katalizator kimi gümüş sulfat əlavə edilir və yüksək temperaturda həzm edildikdən sonra KOİ dəyəri fotometrik avadanlıqla müəyyən edilir. Bu metodun təyini qısa müddətə, ikinci dərəcəli çirklənməyə, kiçik reagent həcminə və aşağı qiymətə malik olduğundan, hazırda əksər laboratoriyalar bu üsuldan istifadə edirlər. Bununla belə, bu üsul yüksək alət qiymətinə və aşağı istifadə dəyərinə malikdir, bu da COD vahidlərinin uzunmüddətli istifadəsi üçün uyğundur.
(II) Avadanlıq
Xarici avadanlıq əvvəllər hazırlanmışdır, lakin qiymət çox yüksəkdir və təyinat müddəti uzundur. Reagentin qiyməti ümumiyyətlə istifadəçilər üçün əlçatmazdır və dəqiqlik çox yüksək deyil, çünki xarici cihazların monitorinq standartları mənim ölkəmdən fərqlidir, əsasən xarici ölkələrin suyun təmizlənməsi səviyyəsi və idarəetmə sistemi mənimkindən fərqlidir. ölkə; sürətli həzm spektrofotometriya üsulu əsasən yerli alətlərin ümumi metodlarına əsaslanır. COD metodunun katalitik sürətli təyini bu metodun tərtib standartıdır. Hələ 1980-ci illərin əvvəllərində icad edilmişdir. 30 ildən çox tətbiq edildikdən sonra ətraf mühitin mühafizəsi sənayesinin standartına çevrildi. Yerli 5B aləti elmi tədqiqatlarda və rəsmi monitorinqdə geniş istifadə edilmişdir. Yerli alətlər qiymət üstünlükləri və vaxtında satışdan sonra xidmət göstərdiyi üçün geniş istifadə edilmişdir.
(III) Müəyyənləşdirmə mərhələləri
2,5 ml nümunə götürün——reagent əlavə edin——10 dəqiqə həzm edin——2 dəqiqə sərinləyin——kolorimetrik qaba tökün—avadanlığın displeyi birbaşa nümunənin COD konsentrasiyasını göstərir.
(IV) Ehtiyat tədbirləri
1. Yüksək xlorlu su nümunələri yüksək xlorlu reagentdən istifadə etməlidir.
2. Tullantı mayesi təxminən 10 ml-dir, lakin o, yüksək dərəcədə turşudur və yığılıb emal edilməlidir.
3. Küvetin işıq ötürən səthinin təmiz olduğundan əmin olun.
Üstünlükləri:
Sürətli sürət: Sürətli metod adətən nümunənin təyinini başa çatdırmaq üçün cəmi bir neçə dəqiqə ilə on dəqiqədən çox vaxt aparır ki, bu da nəticələrin tez əldə edilməli olduğu vəziyyətlər üçün çox münasibdir.
Daha az reagent sərfi: Reflüks titrləmə üsulu ilə müqayisədə sürətli üsul daha az kimyəvi reagentdən istifadə edir, daha az xərcə malikdir və ətraf mühitə daha az təsir göstərir.
Asan əməliyyat: Sürətli metodun əməliyyat addımları nisbətən sadədir və operatorun çox yüksək kimyəvi biliklərə və eksperimental bacarıqlara malik olmasına ehtiyac yoxdur.
Dezavantajları:
Bir qədər aşağı dəqiqlik: Sürətli metod adətən bəzi sadələşdirilmiş kimyəvi reaksiyalar və ölçmə üsullarından istifadə etdiyi üçün onun dəqiqliyi reflüks titrləmə metodundan bir qədər aşağı ola bilər.
Məhdud tətbiq sahəsi: Sürətli metod əsasən aşağı konsentrasiyalı üzvi çirkab suların təyini üçün uyğundur. Yüksək konsentrasiyalı tullantı suları üçün onun təyini nəticələrinə böyük təsir göstərə bilər.
Müdaxilə faktorlarından təsirlənir: Sürətli üsul bəzi xüsusi hallarda, məsələn, su nümunəsində müəyyən müdaxilə edən maddələr olduqda böyük səhvlər yarada bilər.
Xülasə, reflü titrləmə üsulu və sürətli metodun hər birinin öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var. Hansı metodun seçiləcəyi xüsusi tətbiq ssenarisindən və ehtiyaclardan asılıdır. Yüksək dəqiqlik və geniş tətbiq qabiliyyəti tələb olunduqda, reflü titrasiyası seçilə bilər; sürətli nəticələr tələb olunduqda və ya çoxlu sayda su nümunəsi emal edildikdə, sürətli üsul yaxşı seçimdir.
Lianhua, 42 ildir ki, suyun keyfiyyətini yoxlayan alətlər istehsalçısı olaraq, 20 dəqiqəlikCOD sürətli həzm spektrofotometriyasıüsul. Çoxlu sayda eksperimental müqayisələrdən sonra o, 5%-dən az səhvə nail ola bilib və sadə əməliyyat, sürətli nəticələr, aşağı qiymət və qısa müddət kimi üstünlüklərə malikdir.