Хімічна потреба в кисні (скорочено COD) є важливим параметром очищення стічних вод, будь то промислові або побутові стічні води.
Оцінка ефективності очищення стічних вод починається з належного впровадження вимірювання ХПК. Його можна використовувати для виявлення проблем під час лікування. У нашій статті пояснюється, що таке хімічна потреба кисню (ХПК), як її можна виміряти та які інструменти потрібні для вимірювання.
1. Що таке ГПК?
Хімічна потреба кисню (ХПК) є прямим методом вимірювання вмісту органічної речовини у зразку. Практично можна виміряти будь-який органічний матеріал, який можна засвоїти відповідним реагентом.
На відміну від ХПК, БПК (тобто біологічна потреба в кисні) базується на розщепленні мікроорганізмів за часом поглинання (зазвичай п’ять днів). Майже завжди існує взаємозв'язок між БПК та ХПК, незалежно від типу зразка, але БПК завжди нижчий за ХПК, оскільки біологічне розкладання органічної речовини зазвичай не є таким ретельним процесом, як хімічний метод.
2. Важливість хімічної потреби в кисні
БПК та ХПК є важливими параметрами, що стосуються вмісту органічних речовин у стічних водах. Стічні води з високим вмістом органічних речовин вимагають відповідної очистки, інакше їх не слід скидати у річку. Якщо вміст органічної речовини не зменшується на установці для очищення стічних вод, мікроби в природній воді (куди потрапляють стічні води) перетравлять органічну речовину.
Однак кисень необхідний для розщеплення органічної речовини, тому в природній воді закінчується кисень разом з органічними речовинами. Бідне киснем, але багате органічними поживними речовинами середовище називається евтрофікацією і, в крайньому випадку, може спричинити руйнування водних організмів.
ХПК та БПК можуть бути знижені в контрольованому середовищі на очисних спорудах із використанням тих самих мікробів. У таких установках розкладання органічних речовин відбувається таким чином, що процес жодним чином не контактує з природними водами. Ефективність лікування можна оцінити за зменшенням значення БПК.
Оскільки загальна тривалість дослідження БПК становить п’ять днів, розвиток ХПК можна використовувати для повсякденного моніторингу розвитку процесу. ХПК можна виміряти за кілька годин. Якщо в установі проводиться лише тест на БПК, будь-які проблеми можна виявити лише через п’ять днів. А утримання або, можливо, повторна очистка стічних вод - це марні витрати часу та грошей.
3. Як виміряти ХПК?
Як уже зазначалося, ХПК вимірює кількість органічної речовини за допомогою хімічного окислювача. Важливо використовувати досить сильний окислювач для реакції органічної речовини у зразку. Раніше для цього використовували перманганат калію, але він не був придатним для окислення всіх органічних речовин у широкому діапазоні різних зразків стічних вод.
В даний час Вимірювання ХПК Найбільш поширеним окисником, що використовується в процесі, є дихромат калію, який є надзвичайно сильним окислювачем. За допомогою дихромату можна окислити 95-100 відсотків органічних речовин.
Зразок перетравлюють із заданою кількістю окислювача, сірчаної кислоти та нагріванням (150 ° C). Також можуть бути використані солі металів, їх роль полягає у зменшенні можливих перешкод та каталізації розвідки. Сама розвідка, як правило, триває дві години.
Важливо мати достатню кількість окислювача, щоб забезпечити повне окислення зразка. Однак кількість окислювача повинна бути завжди відома. Найчастіше це визначають титруванням або колориметричним аналізом.
Вимірювання ХПК за допомогою титриметрії
THE титрування решта дихромату реагує з відновником (наприклад, сульфатом амонію заліза). Як тільки всі дихромати прореагують, процес досягає точки еквівалентності. Ця точка представляє кількість сульфату амонію заліза, що дорівнює кількості дихромату, що залишився. Кінцеву точку також можна виявити за допомогою кольорових індикаторів, але аналіз, як правило, автоматизується за допомогою потенціометричного індикатора (по суті, електрода). За кількістю дихромату, який спочатку додали та залишився, можна підрахувати, скільки дихромату було потрібно для окислення органічної речовини.
Вимірювання ХПК колориметричним методом
Виснаження дихромату також можна дослідити на основі поглинання зразка. Поглинання відбувається на певних довжинах хвиль залежно від присутності хрому. Кількість тривалентного хрому після перетравлення можна виміряти при 600 нм фотометр одержимість спектрофотометр використання. Шестивалентний хром можна виміряти при 420 нм. Вимірювання є простим, його можна зробити за кілька кроків.
- Вивчіть зразки та нульову пробу. (Іонообмінна вода може бути використана як обнулюючий зразок, тому все, що робиться із зразком, повинно бути зроблено. Обнулюючий зразок можна використовувати кілька разів, поки не вичерпаються реагенти з того ж циклу виробництва.)
- Дайте відкритим зразкам і скинутим зразкам охолонути.
- Виконайте занулення приладу, використовуючи шаблон обнулення.
- Виміряйте зразки.
Який метод слід використовувати?
Кожен спосіб має свої переваги та недоліки. Для титрування потрібно мало обладнання, лише бюретка, нагрівальний реактор та флакони. Однак сама операція дуже трудомістка. Однак це можна зменшити, використовуючи автоматичний титратор.
Хоча для колориметричного вимірювання необхідний фотометр або спектрофотометр, аналіз є набагато більш "зручним", оскільки багато виробників пропонують попередньо змішані реагенти, тому завдання користувача зосереджені на кількох простих операціях. Все, що вам потрібно зробити, це дослідити зразок, решта залежить від інструменту. З цієї причини найбільш часто використовуваним методом вимірювання ХПК є колориметричний аналіз.
4. Що потрібно для вимірювання?
Оскільки колориметричний підхід є найбільш часто використовуваним методом вимірювання ХПК, ми також зупинимось на цьому. В основному, вам потрібно лише кілька інструментів:
1. Реактор для нагрівання зразка
Однією з умов точних і повторюваних вимірювань є правильне дослідження зразка. Такий інструмент доцільно вибрати для цієї мети таку, яка здатна забезпечити кілька температур, тому вона також підходить для інших випробувань. Важливою особливістю є навіть таймер, за допомогою якого можна гарантувати точну тривалість земляних робіт. Захисний чохол також є важливим аксесуаром для запобігання нещасним випадкам.
2. Колориметр або спектрофотометр
Це по суті фотометричні вимірювальні прилади , за допомогою якого поглинання зразків можна виміряти після перетравлення. Колориметри вимірюють на заданій довжині хвилі, але спектрофотометри аналіз можна проводити в значно ширшому діапазоні довжин хвиль. Незалежно від пристрою, вимірювання ХПК є одним із заводських методів для більшості версій.
3. Реагенти
THE реагенти найважливіші елементи системи вимірювання ХПК. Ці хімічні речовини відповідають за окислення органічних речовин. Реактиви можна готувати вдома, але це простіше і завдяки небезпечним інгредієнтам набагато безпечніше використовувати готові до покупки матеріали.
Стандартні реагенти EPA: Ці флакони відповідають вимогам методу EPA 410.4 та стандартного методу 5220D. Реагенти містять сульфат ртуті, дихромат калію та сірчану кислоту.
Стандартні реактиви ISO: За своїм складом ці хімічні речовини відповідають вимогам методу ISO 15705: 2002. Їх склад схожий на стандартні матеріали EPA, тому вони також містять ртуть.
Реагенти, що не містять ртуті: Більшість реагентів використовують сульфат ртуті для усунення перешкод від хлору, що спричиняє значення, вищі за фактичні. Існують реагенти, що не містять ртуті, які можуть створювати перешкоди, але набагато менш безпечні з точки зору довкілля та безпеки. Доцільно використовувати їх, якщо зразок містить лише дуже низькі концентрації хлору.