Химиялық оттегіге сұраныс, сонымен қатар, химиялық оттегі сұранысы (химиялық оттегі сұранысы) деп аталады, ол COD деп аталады. Бұл судағы тотықтырғыш заттарды (мысалы, органикалық заттар, нитрит, темір тұзы, сульфид және т.б.) тотықтыру және ыдырату үшін химиялық тотықтырғыштарды (мысалы, калий перманганаты) пайдалану, содан кейін қалдық мөлшеріне қарай оттегі шығынын есептеу. тотықтырғыш. Оттегінің биохимиялық қажеттілігі (BOD) сияқты ол судың ластануының маңызды көрсеткіші болып табылады. COD бірлігі - ppm немесе мг/л. Мән неғұрлым аз болса, судың ластануы соғұрлым жеңіл болады.
Судағы тотықсыздандырғыш заттарға әртүрлі органикалық заттар, нитрит, сульфид, темір тұзы және т.б. жатады.Бірақ негізгісі органикалық заттар. Сондықтан судағы органикалық заттардың мөлшерін өлшеу үшін индикатор ретінде химиялық оттегіге деген қажеттілік (ХОК) жиі қолданылады. Химиялық оттегіге сұраныс неғұрлым көп болса, судың органикалық заттармен ластануы соғұрлым ауыр болады. Химиялық оттегіге қажеттілікті (ХҚҚ) анықтау су үлгілеріндегі қалпына келтіретін заттарды анықтауға және анықтау әдісіне байланысты өзгереді. Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын әдістер қышқыл калий перманганатымен тотығу әдісі және калий бихроматымен тотығу әдісі болып табылады. Калий перманганаты (KMnO4) әдісі тотығу жылдамдығы төмен, бірақ салыстырмалы түрде қарапайым. Оны су үлгілеріндегі және таза жер үсті сулары мен жер асты сулары үлгілеріндегі органикалық заттардың салыстырмалы салыстырмалы мәнін анықтау үшін пайдалануға болады. Калий бихроматы (K2Cr2O7) әдісі жоғары тотығу жылдамдығына және жақсы репродукцияға ие. Ол ағынды суларды бақылау кезінде су үлгілеріндегі органикалық заттардың жалпы мөлшерін анықтауға жарамды.
Органикалық заттар өнеркәсіптік су жүйелеріне өте зиянды. Құрамында көп мөлшерде органикалық заттар бар су тұзсыздандыру жүйесінен өткенде ион алмастырғыш шайырларды, әсіресе анион алмастырғыштарды ластайды, бұл шайырдың алмасу қабілетін төмендетеді. Органикалық заттарды алдын ала өңдеуден кейін (коагуляция, тазарту және сүзу) шамамен 50%-ға азайтуға болады, бірақ оны тұщыландыру жүйесінде жою мүмкін емес, сондықтан ол көбінесе қазандықтың рН мәнін төмендететін қоректік су арқылы қазандыққа әкелінеді. су. Кейде органикалық заттар бу жүйесіне және конденсатты суға да әкелінуі мүмкін, бұл рН төмендетеді және жүйенің коррозиясын тудырады. Айналымдағы су жүйесіндегі органикалық заттардың жоғары мөлшері микробтардың көбеюіне ықпал етеді. Сондықтан, тұщыландыру үшін, қазандық суы немесе айналмалы су жүйесі үшін КОҚ неғұрлым төмен болса, соғұрлым жақсы, бірақ бірыңғай шекті көрсеткіш жоқ. Айналымдағы салқындату су жүйесінде COD (KMnO4 әдісі) > 5 мг/л болғанда су сапасы нашарлай бастады.
Химиялық оттегіге қажеттілік (ОТТ) судың органикалық заттарға қаншалықты бай екендігін көрсететін өлшем көрсеткіші, сонымен қатар судың ластану дәрежесін өлшеудің маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Индустрияландырудың дамуымен және халық санының өсуімен су объектілері көбірек ластануда, ал КОҚ анықтаудың дамуы бірте-бірте жақсарды.
ӨСҚ анықтаудың пайда болуын судың ластану проблемалары адамдардың назарын аударған 1850 жылдардан бастауға болады. Бастапқыда КОҚ сусындардағы органикалық заттардың концентрациясын өлшеу үшін қышқыл сусындардың көрсеткіші ретінде пайдаланылды. Алайда, ол кезде толық өлшеу әдісі орнатылмағандықтан, КОҚ анықтау нәтижелерінде үлкен қателік болды.
20 ғасырдың басында заманауи химиялық талдау әдістерінің дамуымен КОҚ анықтау әдісі біртіндеп жетілдірілді. 1918 жылы неміс химигі Хассе КОҚ-ны қышқыл ерітіндідегі тотығу кезінде тұтынылатын органикалық заттардың жалпы мөлшері ретінде анықтады. Кейіннен ол оксидант ретінде жоғары концентрлі хром диоксиді ерітіндісін қолдану болып табылатын КОҚ анықтаудың жаңа әдісін ұсынды. Бұл әдіс органикалық заттарды көмірқышқыл газына және суға тиімді тотықтыруға және СОҚ мәнін анықтау үшін тотығуға дейін және одан кейінгі ерітіндідегі тотықтырғыштардың шығынын өлшей алады.
Дегенмен, бұл әдістің кемшіліктері бірте-бірте пайда болды. Біріншіден, реагенттерді дайындау және пайдалану салыстырмалы түрде күрделі, бұл тәжірибенің қиындығы мен уақытын қажет етеді. Екіншіден, жоғары концентрациялы хром диоксиді ерітінділері қоршаған ортаға зиянды және практикалық қолдану үшін қолайлы емес. Сондықтан кейінгі зерттеулер біртіндеп КОҚ анықтаудың қарапайым және дәл әдісін іздеді.
1950 жылдары голланд химигі Фриис тотықтырғыш ретінде жоғары концентрлі күкірт қышқылын қолданатын КОҚ анықтаудың жаңа әдісін ойлап тапты. Бұл әдісті пайдалану оңай және жоғары дәлдікке ие, бұл КОҚ анықтау тиімділігін айтарлықтай жақсартады. Дегенмен, күкірт қышқылын пайдаланудың белгілі бір қауіпсіздік қаупі бар, сондықтан жұмыс қауіпсіздігіне әлі де назар аудару қажет.
Кейіннен, аспаптық техниканың қарқынды дамуымен, COD анықтау әдісі біртіндеп автоматтандыру мен интеллектке қол жеткізді. 1970 жылдары су үлгілерін толық автоматты өңдеуді және анықтауды жүзеге асыра алатын бірінші COD автоматты анализаторы пайда болды. Бұл құрал КОҚ анықтаудың дәлдігі мен тұрақтылығын жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар жұмыс тиімділігін айтарлықтай арттырады.
Қоршаған ортаны қорғау туралы хабардарлықтың жоғарылауымен және нормативтік талаптардың жетілдірілуімен КОҚ анықтау әдісі де үздіксіз оңтайландырылуда. Соңғы жылдары фотоэлектрлік технологияның, электрохимиялық әдістердің және биосенсорлық технологияның дамуы COD анықтау технологиясының инновациясына ықпал етті. Мысалы, фотоэлектрлік технология су үлгілеріндегі COD мазмұнын фотоэлектрлік сигналдарды өзгерту арқылы анықтауға қысқарақ уақытпен және қарапайым жұмыспен анықтай алады. Электрохимиялық әдіс электрохимиялық датчиктерді КОҚ мәндерін өлшеу үшін пайдаланады, оның артықшылығы жоғары сезімталдық, жылдам әрекет ету және реагенттерді қажет етпейді. Биосенсорлық технология органикалық заттарды арнайы анықтау үшін биологиялық материалдарды пайдаланады, бұл КОҚ анықтаудың дәлдігі мен ерекшелігін жақсартады.
Соңғы бірнеше онжылдықта КОД анықтау әдістері дәстүрлі химиялық талдаудан заманауи приборларға, фотоэлектрлік технологияға, электрохимиялық әдістерге және биосенсорлық технологияға дейінгі даму процесінен өтті. Ғылым мен технологияның дамуы және сұраныстың артуы жағдайында КОҚ анықтау технологиясы әлі де жетілдірілуде және жаңаруда. Болашақта адамдар қоршаған ортаны ластау мәселелеріне көбірек көңіл бөлген сайын, КОҚ анықтау технологиясы одан әрі дамып, су сапасын анықтаудың жылдамырақ, дәлірек және сенімді әдісіне айналады деп болжауға болады.
Қазіргі уақытта зертханалар КОҚ анықтау үшін негізінен келесі екі әдісті қолданады.
1. КОҚ анықтау әдісі
Калий дихроматының стандартты әдісі, сондай-ақ рефлюкс әдісі ретінде белгілі (Қытай Халық Республикасының Ұлттық стандарты)
(I) Принцип
Су үлгісіне калий бихроматының және катализатор күміс сульфатының белгілі бір мөлшерін қосып, күшті қышқылдық ортада белгілі бір уақыт ішінде қыздырып, кері тотықтырады, калий бихроматының бір бөлігі су үлгісіндегі тотықтырғыш заттармен тотықсызданады, ал қалғаны. калий бихроматы аммоний темір сульфатымен титрленеді. COD мәні тұтынылған калий бихроматының мөлшеріне қарай есептеледі.
Бұл стандарт 1989 жылы тұжырымдалғандықтан, оны қазіргі стандартпен өлшеудің көптеген кемшіліктері бар:
1. Бұл тым көп уақытты алады және әрбір үлгіні 2 сағат бойы рефлюксациялау қажет;
2. Рефлюкс жабдығы үлкен орын алады, бұл партияны анықтауды қиындатады;
3. Талдау құны жоғары, әсіресе күміс сульфаты үшін;
4. Анықтау процесі кезінде ағынды судың ысырап болуы таң қалдырады;
5. Улы сынап тұздары екінші реттік ластануға бейім;
6. Қолданылатын реагенттер мөлшері көп, ал шығын материалдарының құны жоғары;
7. Тест процесі күрделі және жоғарылатуға жарамсыз.
(II) Жабдық
1. 250 мл толық шыны рефлюкс құрылғысы
2. Жылыту құрылғысы (электр пеші)
3. 25 мл немесе 50 мл қышқылды бюретка, конустық колба, пипетка, өлшегіш колба және т.б.
(III) Реагенттер
1. Калий бихроматының стандартты ерітіндісі (c1/6K2Cr2O7=0,2500моль/л)
2. Ферроцианатты индикатор ерітіндісі
3. Аммоний темір сульфаты стандартты ерітіндісі [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1моль/л] (пайдаланар алдында калибрлеу)
4. Күкірт қышқылы-күміс сульфатының ерітіндісі
Калий бихроматының стандартты әдісі
(IV) Анықтау қадамдары
Аммоний темір сульфатын калибрлеу: 500 мл конустық колбаға 10,00 мл калий бихроматының стандартты ерітіндісін дәл тамшуырмен құйыңыз, шамамен 110 мл сумен сұйылтыңыз, баяу 30 мл концентрлі күкірт қышқылын қосыңыз және жақсылап шайқаңыз. Салқындағаннан кейін 3 тамшы ферроцианат индикатор ерітіндісін (шамамен 0,15 мл) қосып, аммоний темір сульфатының ерітіндісімен титрлейді. Соңғы нүкте - ерітіндінің түсі сарыдан көк-жасылға дейін қызыл қоңырға дейін өзгереді.
(V) Анықтау
20 мл су үлгісін алыңыз (қажет болса, азырақ алыңыз және суды 20 дейін қосыңыз немесе қабылдау алдында сұйылтыңыз), 10 мл калий бихроматын қосыңыз, рефлюкс құрылғысын розеткаға қосыңыз, содан кейін 30 мл күкірт қышқылы мен күміс сульфатын қосыңыз, қыздырыңыз және 2 сағат бойы рефлюкс жасаңыз. . Салқындағаннан кейін конденсатор түтігінің қабырғасын 90,00 мл сумен шайыңыз және конустық колбаны алыңыз. Ерітінді қайтадан салқындағаннан кейін 3 тамшы темір қышқылының индикатор ерітіндісін құйып, аммоний темір сульфатының стандартты ерітіндісімен титрлейді. Ерітіндінің түсі сарыдан көк-жасылға дейін қызыл қоңырға дейін өзгереді, бұл соңғы нүкте болып табылады. Аммоний темір сульфатының стандартты ерітіндісінің мөлшерін жазыңыз. Су үлгісін өлшеген кезде, 20,00 мл қайта дистилденген суды алыңыз және бірдей операциялық қадамдарға сәйкес бос тәжірибені орындаңыз. Бланкті титрлеуде пайдаланылған аммоний темір сульфатының стандартты ерітіндісінің мөлшерін жазып алыңыз.
Калий бихроматының стандартты әдісі
(VI) Есептеу
CODCr(O2, мг/л)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Сақтық шаралары
1. 0,4 г сынап сульфатымен комплексті хлорид ионының максималды мөлшері 40 мг жетуі мүмкін. Егер 20,00 мл су үлгісі алынса, хлорид ионының максималды концентрациясы 2000 мг/л күрделі болуы мүмкін. Хлорид иондарының концентрациясы төмен болса, сынап сульфатын ұстау үшін аз мөлшерде сынап сульфатын қосуға болады: хлорид иондары = 10:1 (В/В). Сынап хлоридінің аздаған мөлшері тұнбаға түссе, анықтауға әсер етпейді.
2. Осы әдіспен анықталған КОҚ диапазоны 50-500мг/л. Химиялық оттегі қажеттілігі 50 мг/л-ден аз су үлгілері үшін оның орнына 0,0250 моль/л калий бихроматының стандартты ерітіндісін пайдалану керек. Кері титрлеу үшін 0,01 моль/л аммоний темір сульфатының стандартты ерітіндісін пайдалану керек. 500 мг/л-ден асатын COD бар су үлгілері үшін анықтау алдында оларды сұйылтыңыз.
3. Су үлгісін қыздырып, кері тоңазытқыштан өткізгеннен кейін ерітіндідегі калий бихроматының қалған мөлшері қосылған мөлшердің 1/5-4/5 бөлігін құрауы керек.
4. Реагенттің сапасы мен жұмыс технологиясын тексеру үшін калий сутегі фталатының стандартты ерітіндісін пайдаланған кезде, калий сутегі фталатының әрбір граммының теориялық CODCr мәні 1,176 г, калий сутегі фталатының 0,4251 г калий сутегі фталатының (HOOCC6H4COOK қызыл суда ерітілген) 1000 мл өлшегіш колбаға құйылады және 500 мг/л CODcr стандартты ерітіндісі жасау үшін қайта дистилденген сумен белгіге дейін сұйылтылады. Қолданған кезде оны жаңадан дайындаңыз.
5. CODCr анықтау нәтижесі төрт маңызды санды сақтауы керек.
6. Әрбір тәжірибе кезінде аммоний темір сульфатының стандартты титрлеу ерітіндісін калибрлеу керек, ал бөлме температурасы жоғары болған кезде концентрациясының өзгеруіне ерекше назар аудару керек. (Сонымен қатар титрлеуден кейін дайындамаға 10,0 мл калий бихроматының стандартты ерітіндісін қосуға және аммоний темір сульфатымен соңғы нүктеге дейін титрлеуге болады.)
7. Су үлгісін жаңа күйінде сақтау және мүмкіндігінше тезірек өлшеу керек.
Артықшылықтары:
Жоғары дәлдік: Рефлюксті титрлеу - КОҚ анықтаудың классикалық әдісі. Ұзақ даму және тексеру кезеңінен кейін оның дәлдігі кеңінен танылды. Ол судағы органикалық заттардың нақты құрамын дәлірек көрсете алады.
Кең қолдану: Бұл әдіс су үлгілерінің әртүрлі түрлеріне, соның ішінде жоғары концентрациялы және төмен концентрациялы органикалық ағынды суларға жарамды.
Пайдалану спецификациялары: Операторларға меңгеруге және енгізуге ыңғайлы егжей-тегжейлі жұмыс стандарттары мен процестері бар.
Кемшіліктері:
Уақытты қажет етеді: Рефлюксті титрлеу әдетте үлгіні анықтауды аяқтау үшін бірнеше сағатты алады, бұл нәтижелерді жылдам алуды қажет ететін жағдайға ықпал етпейтіні анық.
Реагенттің жоғары шығыны: Бұл әдіс химиялық реагенттерді көбірек қолдануды талап етеді, бұл шығынды ғана емес, сонымен бірге қоршаған ортаны белгілі бір дәрежеде ластайды.
Күрделі жұмыс: Оператордың белгілі химиялық білімі мен эксперименттік дағдылары болуы керек, әйтпесе ол анықтау нәтижелерінің дәлдігіне әсер етуі мүмкін.
2. Жылдам ас қорыту спектрофотометриясы
(I) Принцип
Үлгіні белгілі мөлшердегі калий бихромат ерітіндісімен, күшті күкірт қышқылды ортада, катализатор ретінде күміс сульфатымен қосады және жоғары температурада ыдыратудан кейін КОҚ мәнін фотометриялық аппаратурамен анықтайды. Бұл әдістің анықтау уақыты қысқа, екіншілік ластануы аз, реагент көлемі аз және құны төмен болғандықтан, қазіргі уақытта зертханалардың көпшілігі осы әдісті қолданады. Дегенмен, бұл әдіс аспаптың жоғары құнына және төмен пайдалану құнына ие, бұл COD бірліктерін ұзақ мерзімді пайдалану үшін қолайлы.
(II) Жабдық
Шетелдік жабдық бұрын жасалған, бірақ бағасы өте жоғары, ал анықтау уақыты ұзақ. Реагент бағасы әдетте пайдаланушылар үшін қолжетімсіз және дәлдігі өте жоғары емес, өйткені шетелдік құралдардың мониторингі стандарттары менің елімнен басқаша, негізінен шет елдердің суды тазарту деңгейі мен басқару жүйесі менің елдерімнен өзгеше болғандықтан. ел; жылдам қорытылатын спектрофотометрия әдісі негізінен отандық аспаптардың кең таралған әдістеріне негізделген. COD әдісін каталитикалық жылдам анықтау осы әдістің тұжырымдау стандарты болып табылады. Ол 1980 жылдардың басында ойлап табылған. 30 жылдан астам қолданылғаннан кейін ол қоршаған ортаны қорғау саласының стандартына айналды. Отандық 5В құралы ғылыми зерттеулер мен ресми мониторингте кеңінен қолданылды. Отандық құралдар бағасының артықшылығына және сатылымнан кейінгі уақытылы қызмет көрсетуге байланысты кеңінен қолданылды.
(III) Анықтау қадамдары
2,5 мл үлгі алыңыз——реагент қосыңыз——10 минут бойы қорытыңыз—–2 минутқа салқындатыңыз—–колориметриялық ыдысқа құйыңыз —–жабдық дисплейі үлгінің КОҚ концентрациясын тікелей көрсетеді.
(IV) Сақтық шаралары
1. Хлоры жоғары су үлгілері жоғары хлорлы реагентті пайдалануы керек.
2. Қалдық сұйықтық шамамен 10 мл, бірақ оның қышқылдығы жоғары және оны жинау және өңдеу керек.
3. Кюветаның жарық өткізетін бетінің таза екеніне көз жеткізіңіз.
Артықшылықтары:
Жылдам жылдамдық: Үлгіні анықтауды аяқтау үшін жылдам әдіс әдетте бірнеше минуттан он минутқа дейін уақытты алады, бұл нәтижелерді жылдам алуды қажет ететін жағдайларға өте қолайлы.
Реагентті аз тұтыну: Рефлюксті титрлеу әдісімен салыстырғанда, жылдам әдіс химиялық реагенттерді аз пайдаланады, төмен шығындарға ие және қоршаған ортаға аз әсер етеді.
Жеңіл жұмыс: жылдам әдістің операциялық қадамдары салыстырмалы түрде қарапайым және операторға тым жоғары химиялық білім мен эксперименттік дағдылар қажет емес.
Кемшіліктері:
Сәл төменірек дәлдік: жылдам әдіс әдетте кейбір жеңілдетілген химиялық реакциялар мен өлшеу әдістерін пайдаланатындықтан, оның дәлдігі кері флюкс титрлеу әдісінен сәл төмен болуы мүмкін.
Шектеулі қолдану аясы: жылдам әдіс негізінен төмен концентрациялы органикалық ағынды суларды анықтау үшін қолайлы. Жоғары концентрациялы ағынды сулар үшін оны анықтау нәтижелеріне қатты әсер етуі мүмкін.
Кедергі факторларының әсерінен: Жылдам әдіс кейбір ерекше жағдайларда, мысалы, су үлгісінде кедергі жасайтын белгілі бір заттар болған кезде үлкен қателер тудыруы мүмкін.
Қорытындылай келе, рефлюксті титрлеу әдісі және жылдам әдіс әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Қай әдісті таңдау нақты қолданба сценарийі мен қажеттіліктерге байланысты. Жоғары дәлдік пен кең қолдану қажет болғанда, кері флюкс титрлеуін таңдауға болады; жылдам нәтижелер қажет болғанда немесе су үлгілерінің көп саны өңделсе, жылдам әдіс жақсы таңдау болып табылады.
Лианхуа 42 жыл бойы су сапасын сынау құралдарын өндіруші ретінде 20 минуттықCOD жылдам қорыту спектрофотометриясыәдіс. Көптеген эксперименттік салыстырулардан кейін ол 5% -дан аз қателікке қол жеткізе алды және қарапайым жұмыс, жылдам нәтиже, төмен баға және қысқа уақыт артықшылықтары бар.
Жіберу уақыты: 07 маусым 2024 ж
