Keemilist hapnikutarbimist nimetatakse ka keemiliseks hapnikuvajaduseks (keemiline hapnikuvajadus), mida nimetatakse KHT-ks. See on keemiliste oksüdeerijate (nagu kaaliumpermanganaat) kasutamine vees oksüdeeritavate ainete (nagu orgaaniline aine, nitrit, raudsool, sulfiid jne) oksüdeerimiseks ja lagundamiseks ning seejärel hapnikutarbimise arvutamine jääkkoguse põhjal. oksüdeerija. Nagu biokeemiline hapnikutarve (BOD), on see oluline veereostuse näitaja. KHT ühik on ppm või mg/l. Mida väiksem väärtus, seda kergem on veereostus.
Redutseerivate ainete hulka kuuluvad vees mitmesugused orgaanilised ained, nitritid, sulfiidid, raudsoolad jne. Kuid peamine on orgaaniline aine. Seetõttu kasutatakse vees orgaanilise aine koguse mõõtmiseks sageli indikaatorina keemilist hapnikutarbimist (KHT). Mida suurem on keemiline hapnikutarve, seda tõsisem on vee saastumine orgaanilise ainega. Keemilise hapnikutarbe (KHT) määramine varieerub sõltuvalt redutseerivate ainete määramisest veeproovidest ja määramismeetodist. Kõige sagedamini kasutatavad meetodid on praegu happelise kaaliumpermanganaadi oksüdatsiooni meetod ja kaaliumdikromaadi oksüdatsiooni meetod. Kaaliumpermanganaadi (KMnO4) meetodil on madal oksüdatsioonimäär, kuid see on suhteliselt lihtne. Seda saab kasutada veeproovide ning puhta pinna- ja põhjavee proovide orgaanilise sisalduse suhtelise võrdlusväärtuse määramiseks. Kaaliumdikromaadi (K2Cr2O7) meetodil on kõrge oksüdatsioonikiirus ja hea reprodutseeritavus. See sobib orgaanilise aine üldkoguse määramiseks veeproovides reovee seires.
Orgaaniline aine on tööstuslikele veesüsteemidele väga kahjulik. Suures koguses orgaanilist ainet sisaldav vesi saastab magestamissüsteemi läbides ioonivahetusvaike, eriti anioonivahetusvaikusid, mis vähendab vaigu vahetusvõimet. Orgaanilist ainet saab pärast eeltöötlust (kalgendamine, selitamine ja filtreerimine) vähendada umbes 50%, kuid seda ei saa magestamissüsteemis eemaldada, mistõttu viiakse see sageli läbi toitevee katlasse, mis vähendab katla pH väärtust. vesi. Mõnikord võib aurusüsteemi ja kondensaadivette sattuda ka orgaanilist ainet, mis vähendab pH-d ja põhjustab süsteemi korrosiooni. Ringleva veesüsteemi kõrge orgaanilise aine sisaldus soodustab mikroobide paljunemist. Seega, olgu magestamise, katla vee või tsirkuleeriva veesüsteemi puhul, mida madalam on KHT, seda parem, kuid ühtset piiravat indeksit pole. Kui tsirkuleerivas jahutusveesüsteemis on KHT (KMnO4 meetod) > 5mg/L, on vee kvaliteet hakanud halvenema.
Keemiline hapnikutarve (KHT) on vee orgaanilise aine rikkuse mõõtmise näitaja, samuti on see üks olulisi näitajaid vee saastatuse määra mõõtmisel. Industrialiseerumise arenedes ja rahvaarvu suurenedes muutuvad veekogud üha enam reostunud ning KHT tuvastamise areng on järk-järgult paranenud.
KHT tuvastamise algusaeg ulatub 1850. aastatesse, mil veereostusprobleemid olid äratanud inimeste tähelepanu. Algselt kasutati COD-i happeliste jookide indikaatorina orgaanilise aine kontsentratsiooni mõõtmiseks jookides. Kuna aga täielikku mõõtmismeetodit ei olnud selleks ajaks välja töötatud, oli KHT määramise tulemustes suur viga.
20. sajandi alguses täiustati kaasaegsete keemilise analüüsi meetodite edenedes KHT tuvastamise meetodit järk-järgult. Saksa keemik Hasse defineeris 1918. aastal COD-i kui happelises lahuses oksüdeerumisel tarbitud orgaanilise aine koguhulka. Seejärel pakkus ta välja uue KHT määramise meetodi, milleks on kasutada oksüdeerijana kõrge kontsentratsiooniga kroomdioksiidi lahust. Selle meetodi abil saab tõhusalt oksüdeerida orgaanilist ainet süsinikdioksiidiks ja veeks ning mõõta oksüdeerijate tarbimist lahuses enne ja pärast oksüdatsiooni, et määrata KHT väärtus.
Kuid selle meetodi puudused on järk-järgult ilmnenud. Esiteks on reaktiivide valmistamine ja kasutamine suhteliselt keeruline, mis suurendab katse keerukust ja aeganõudvust. Teiseks on kõrge kontsentratsiooniga kroomdioksiidi lahused kahjulikud keskkonnale ega soodusta praktilist kasutamist. Seetõttu on järgnevates uuringutes järk-järgult otsitud lihtsamat ja täpsemat COD määramise meetodit.
1950. aastatel leiutas Hollandi keemik Friis uue KHT määramise meetodi, mis kasutab oksüdeerijana kõrge kontsentratsiooniga perväävelhapet. Seda meetodit on lihtne kasutada ja sellel on suur täpsus, mis parandab oluliselt COD tuvastamise tõhusust. Perväävelhappe kasutamisel on aga ka teatud ohutusohud, mistõttu tuleb siiski tähelepanu pöörata tööohutusele.
Seejärel on mõõteriistade tehnoloogia kiire arenguga COD määramise meetod järk-järgult saavutanud automatiseerimise ja intelligentsuse. 1970. aastatel ilmus esimene COD automaatanalüsaator, mis suudab teostada veeproovide täisautomaatset töötlemist ja tuvastamist. See instrument mitte ainult ei paranda KHT määramise täpsust ja stabiilsust, vaid parandab oluliselt ka töö efektiivsust.
Keskkonnateadlikkuse tõstmise ja regulatiivsete nõuete täiustamisega optimeeritakse pidevalt ka KHT tuvastamise meetodit. Viimastel aastatel on fotoelektritehnoloogia, elektrokeemiliste meetodite ja biosensortehnoloogia areng edendanud COD tuvastamise tehnoloogia uuendusi. Näiteks saab fotoelektrilise tehnoloogia abil määrata veeproovide KHT sisaldust fotoelektriliste signaalide muutumise teel, lühema tuvastamisaja ja lihtsama tööga. Elektrokeemilise meetodi puhul kasutatakse KHT väärtuste mõõtmiseks elektrokeemilisi andureid, mille eeliseks on kõrge tundlikkus, kiire reageerimine ja reaktiivide puudumine. Biosensortehnoloogia kasutab orgaanilise aine spetsiifiliseks tuvastamiseks bioloogilisi materjale, mis parandab KHT määramise täpsust ja spetsiifilisust.
KOK-tuvastusmeetodid on viimastel aastakümnetel läbinud arendusprotsessi traditsioonilisest keemilisest analüüsist tänapäevaste instrumentide, fotoelektritehnoloogia, elektrokeemiliste meetodite ja biosensortehnoloogiani. Seoses teaduse ja tehnoloogia arenguga ning nõudluse kasvuga täiustatakse ja uuendatakse COD tuvastamise tehnoloogiat endiselt. Tulevikus võib ette näha, et kui inimesed pööravad rohkem tähelepanu keskkonnareostuse probleemidele, areneb KHT tuvastamise tehnoloogia edasi ning muutub kiiremaks, täpsemaks ja usaldusväärsemaks veekvaliteedi tuvastamise meetodiks.
Praegu kasutavad laborid KOK tuvastamiseks peamiselt kahte järgmist meetodit.
1. KHT määramise meetod
Kaaliumdikromaadi standardmeetod, tuntud ka kui refluksmeetod (Hiina Rahvavabariigi riiklik standard)
(I) Põhimõte
Lisage veeproovile teatud kogus kaaliumdikromaati ja katalüsaatorhõbesulfaati, kuumutage ja keetke tagasijooksul teatud aja jooksul tugevas happelises keskkonnas, osa kaaliumdikromaadist redutseeritakse veeproovis olevate oksüdeeritavate ainete toimel ja ülejäänud osa kaaliumdikromaat tiitritakse ammooniumraudsulfaadiga. KHT väärtus arvutatakse tarbitud kaaliumdikromaadi koguse põhjal.
Kuna see standard koostati 1989. aastal, on selle mõõtmisel praeguse standardiga palju puudusi:
1. See võtab liiga palju aega ja iga proovi tuleb 2 tundi tagasijooksul keeta;
2. Refluksseade võtab palju ruumi, mis muudab partii määramise keeruliseks;
3. Analüüsi hind on kõrge, eriti hõbesulfaadi puhul;
4. määramisprotsessi ajal on tagasijooksuvee raiskamine hämmastav;
5. Mürgised elavhõbedasoolad on altid sekundaarsele reostusele;
6. Kasutatavate reaktiivide kogus on suur ja kulumaterjalide maksumus on kõrge;
7. Testiprotsess on keeruline ja ei sobi edutamiseks.
(II) Seadmed
1. 250mL täisklaasist tagasijooksuseade
2. Kütteseade (elektriahi)
3. 25mL või 50mL happebürett, kooniline kolb, pipett, mõõtekolb jne.
(III) Reaktiivid
1. Kaaliumdikromaadi standardlahus (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrotsüanaadi indikaatorlahus
3. Ammooniumraud(II)sulfaadi standardlahus [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kalibreerige enne kasutamist)
4. Väävelhappe-hõbesulfaadi lahus
Kaaliumdikromaadi standardmeetod
(IV) Määramise etapid
Ammooniumraudsulfaadi kalibreerimine: Pipeteerige täpselt 10,00 ml kaaliumdikromaadi standardlahust 500 ml koonilisse kolbi, lahjendage veega ligikaudu 110 ml-ni, lisage aeglaselt 30 ml kontsentreeritud väävelhapet ja loksutage korralikult. Pärast jahutamist lisage 3 tilka ferrotsüanaadi indikaatorlahust (umbes 0,15 ml) ja tiitrige ammooniumraudsulfaadi lahusega. Lõpp-punkt on siis, kui lahuse värvus muutub kollasest sinakasroheliseks kuni punakaspruunini.
(V) Otsustatus
Võtke 20 ml veeproovi (vajadusel võtke vähem ja lisage vett 20-ni või lahjendage enne võtmist), lisage 10 ml kaaliumdikromaati, ühendage tagasijooksuseade ning seejärel lisage 30 ml väävelhapet ja hõbesulfaati, kuumutage ja keetke püstjahutiga 2 tundi. . Pärast jahutamist loputage kondensaatori toru seina 90,00 ml veega ja eemaldage kooniline kolb. Pärast lahuse uuesti jahutamist lisage 3 tilka raudhappe indikaatorlahust ja tiitrige ammooniumraudsulfaadi standardlahusega. Lahuse värvus muutub kollasest sinakasroheliseks kuni punakaspruunini, mis on lõpp-punkt. Märkige üles ammooniumraudsulfaadi standardlahuse kogus. Veeproovi mõõtmise ajal võtke 20,00 ml uuesti destilleeritud vett ja tehke samade tööetappide kohaselt pimekatse. Pimetiitrimisel kasutatud ammooniumraudsulfaadi standardlahuse kogus märgitakse üles.
Kaaliumdikromaadi standardmeetod
(VI) Arvutamine
CODCr (O2, mg/L) = [8 × 1000 (V0-V1) · C]/V
(VII) Ettevaatusabinõud
1. 0,4 g elavhõbesulfaadiga komplekseeritud kloriidioonide maksimaalne kogus võib ulatuda 40 mg-ni. Kui võetakse 20,00 ml veeproovi, saab kompleksida maksimaalse kloriidioonide kontsentratsiooni 2000 mg/l. Kui kloriidiioonide kontsentratsioon on madal, võib elavhõbesulfaadi säilitamiseks lisada väikese koguse elavhõbesulfaati: kloriidiioonid = 10:1 (W/W). Kui väike kogus elavhõbekloriidi sadestub, ei mõjuta see määramist.
2. Selle meetodiga määratud KHT vahemik on 50–500 mg/l. Veeproovide puhul, mille keemiline hapnikutarve on alla 50 mg/L, tuleks selle asemel kasutada 0,0250 mol/l kaaliumdikromaadi standardlahust. Tagasitiitrimiseks tuleks kasutada 0,01 mol/l ammooniumraudsulfaadi standardlahust. Veeproovide puhul, mille KHT on suurem kui 500 mg/l, lahjendage need enne määramist.
3. Pärast veeproovi kuumutamist ja püstjahutiga keetmist peaks ülejäänud kaaliumdikromaadi kogus lahusesse moodustama 1/5-4/5 lisatud kogusest.
4. Kaaliumvesinikftalaadi standardlahuse kasutamisel reaktiivi kvaliteedi ja töötehnoloogia kontrollimiseks, kuna iga grammi kaaliumvesinikftalaadi teoreetiline CODCr on 1,176 g, lahustatakse uuesti destilleeritud vees 0,4251 g kaaliumvesinikftalaati (HOOCC6H4COOK). kanti 1000mL mõõtekolbi ja lahjendati märgini uuesti destilleeritud veega, et saada 500mg/l CODcr standardlahus. Kasutamisel valmistage see värskelt.
5. CODCr määramise tulemus peaks säilitama neli olulist numbrit.
6. Iga katse ajal tuleb ammooniumraudsulfaadi standardtiitrimislahus kalibreerida ja kõrge toatemperatuuri korral tuleks erilist tähelepanu pöörata kontsentratsiooni muutusele. (Pärast tiitrimist võite pimekatsele lisada ka 10,0 ml kaaliumdikromaadi standardlahust ja tiitrida ammooniumraudsulfaadiga lõpp-punktini.)
7. Veeproovi tuleks hoida värskena ja mõõta võimalikult kiiresti.
Eelised:
Kõrge täpsus: tagasijooksu tiitrimine on klassikaline COD määramise meetod. Pärast pikka arendus- ja kontrolliperioodi on selle täpsust laialdaselt tunnustatud. See võib täpsemalt kajastada orgaanilise aine tegelikku sisaldust vees.
Lai kasutusala: see meetod sobib erinevat tüüpi veeproovide, sealhulgas kõrge kontsentratsiooniga ja madala kontsentratsiooniga orgaanilise reovee jaoks.
Toimimisspetsifikatsioonid: on olemas üksikasjalikud tööstandardid ja protsessid, mida on operaatoritel mugav hallata ja rakendada.
Puudused:
Aeganõudev: tagasijooksu tiitrimisel kulub proovi määramise lõpuleviimiseks tavaliselt mitu tundi, mis ilmselgelt ei soodusta olukorda, kus on vaja kiiresti tulemusi saada.
Suur reaktiivi tarbimine: see meetod nõuab rohkem keemiliste reaktiivide kasutamist, mis pole mitte ainult kulukas, vaid ka saastab teatud määral keskkonda.
Keeruline töö: operaatoril peavad olema teatud keemiaalased teadmised ja katseoskused, vastasel juhul võib see mõjutada määramistulemuste täpsust.
2. Kiire seedimise spektrofotomeetria
(I) Põhimõte
Proovile lisatakse teadaolev kogus kaaliumdikromaadi lahust, tugevas väävelhappekeskkonnas, katalüsaatorina hõbesulfaati ja pärast kõrgel temperatuuril kääritamist määratakse KHT väärtus fotomeetriliste seadmetega. Kuna sellel meetodil on lühike määramisaeg, väike sekundaarne reostus, väike reaktiivi maht ja madal hind, kasutab enamik laboreid praegu seda meetodit. Sellel meetodil on aga kõrge instrumendikulu ja madal kasutuskulu, mis sobib COD-seadmete pikaajaliseks kasutamiseks.
(II) Seadmed
Välismaised seadmed töötati välja varem, kuid hind on väga kõrge ja määramisaeg pikk. Reaktiivi hind on kasutajatele üldiselt kättesaamatu ja täpsus ei ole väga kõrge, kuna välismaiste instrumentide seirestandardid erinevad minu kodumaa omadest, peamiselt seetõttu, et välisriikide veepuhastuse tase ja juhtimissüsteem erinevad minu omast. riik; kiirlagundatav spektrofotomeetria meetod põhineb peamiselt kodumaiste instrumentide levinud meetoditel. KHT katalüütilise kiirmääramise meetod on selle meetodi koostise standard. See leiutati juba 1980. aastate alguses. Pärast enam kui 30-aastast rakendamist on sellest saanud keskkonnakaitsetööstuse standard. Kodumaist 5B instrumenti on laialdaselt kasutatud teadusuuringutes ja ametlikus seires. Kodumaiseid instrumente on laialdaselt kasutatud nende hinnaeeliste ja õigeaegse müügijärgse teeninduse tõttu.
(III) Määramisetapid
Võtke 2,5 ml proovi – – lisage reaktiiv – seedige 10 minutit – jahutage 2 minutit – – valage kolorimeetrilisse tassi – – seadme ekraan kuvab vahetult proovi KHT kontsentratsiooni.
(IV) Ettevaatusabinõud
1. Kõrge kloorisisaldusega veeproovid peaksid kasutama kõrge kloorisisaldusega reaktiivi.
2. Jäätmevedelik on umbes 10 ml, kuid see on väga happeline ja tuleks kokku koguda ja töödelda.
3. Veenduge, et küveti valgust läbilaskev pind oleks puhas.
Eelised:
Kiire kiirus: Kiirmeetodil kulub proovi määramise lõpuleviimiseks tavaliselt vaid mõni minut kuni üle kümne minuti, mis sobib väga hästi olukordades, kus on vaja kiiresti tulemusi saada.
Vähem reaktiivi tarbimine: võrreldes püstjahutitiitrimise meetodiga kasutab kiirmeetod vähem keemilisi reaktiive, sellel on madalamad kulud ja see mõjutab keskkonda vähem.
Lihtne käsitsemine: Kiirmeetodi tööetapid on suhteliselt lihtsad ning operaatoril ei pea olema liiga kõrgeid keemilisi teadmisi ega katseoskusi.
Puudused:
Veidi madalam täpsus: kuna kiirmeetodi puhul kasutatakse tavaliselt mõningaid lihtsustatud keemilisi reaktsioone ja mõõtmismeetodeid, võib selle täpsus olla veidi madalam kui tagasijooksu tiitrimise meetodil.
Piiratud kasutusala: Kiirmeetod sobib peamiselt madala kontsentratsiooniga orgaanilise reovee määramiseks. Kõrge kontsentratsiooniga reovee puhul võivad selle määramistulemused oluliselt mõjutada.
Mõjutatud interferentsiteguritest: kiirmeetod võib teatud erijuhtudel tekitada suuri vigu, näiteks kui veeproovis on teatud segavaid aineid.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et reflukstiitrimise meetodil ja kiirmeetodil on mõlemal oma eelised ja puudused. Millist meetodit valida, sõltub konkreetsest rakendusest ja vajadustest. Kui on vaja suurt täpsust ja laialdast rakendatavust, saab valida tagasijooksu tiitrimise; kui on vaja kiireid tulemusi või töödeldakse suurt hulka veeproove, on kiirmeetod hea valik.
Lianhua on 42 aastat veekvaliteedi testimise instrumentide tootjana välja töötanud 20-minutiliseKHT kiire seedimise spektrofotomeetriameetod. Pärast paljusid eksperimentaalseid võrdlusi on see suutnud saavutada alla 5% vea ning selle eeliseks on lihtne töö, kiired tulemused, madal hind ja lühike aeg.
Postitusaeg: juuni-07-2024
