Chemisch zuurstofverbruik wordt ook wel chemisch zuurstofverbruik genoemd (chemisch zuurstofverbruik), ook wel CZV genoemd. Het is het gebruik van chemische oxidatiemiddelen (zoals kaliumpermanganaat) om oxideerbare stoffen in water (zoals organisch materiaal, nitriet, ijzerzout, sulfide, enz.) te oxideren en af te breken, en vervolgens het zuurstofverbruik te berekenen op basis van de hoeveelheid resterend materiaal. oxidatiemiddel. Net als het biochemische zuurstofverbruik (BOD) is het een belangrijke indicator voor waterverontreiniging. De eenheid van CZV is ppm of mg/L. Hoe kleiner de waarde, hoe lichter de watervervuiling.
De reducerende stoffen in water omvatten verschillende organische stoffen, nitriet, sulfide, ijzerzout, enz. Maar de belangrijkste is organische stof. Daarom wordt het chemisch zuurstofverbruik (CZV) vaak gebruikt als indicator om de hoeveelheid organisch materiaal in water te meten. Hoe groter het chemische zuurstofverbruik, hoe ernstiger de waterverontreiniging door organisch materiaal. De bepaling van het chemisch zuurstofverbruik (CZV) varieert afhankelijk van de bepaling van reducerende stoffen in watermonsters en de bepalingsmethode. De momenteel meest gebruikte methoden zijn de zure kaliumpermanganaatoxidatiemethode en de kaliumdichromaatoxidatiemethode. De kaliumpermanganaatmethode (KMnO4) heeft een lage oxidatiesnelheid, maar is relatief eenvoudig. Het kan worden gebruikt om de relatieve vergelijkende waarde van het organische gehalte in watermonsters en schone oppervlaktewater- en grondwatermonsters te bepalen. De kaliumdichromaatmethode (K2Cr2O7) heeft een hoge oxidatiesnelheid en een goede reproduceerbaarheid. Het is geschikt voor het bepalen van de totale hoeveelheid organische stof in watermonsters bij afvalwatermonitoring.
Organisch materiaal is zeer schadelijk voor industriële watersystemen. Water dat een grote hoeveelheid organisch materiaal bevat, zal ionenuitwisselingsharsen verontreinigen wanneer het door het ontziltingssysteem gaat, vooral anionenuitwisselingsharsen, wat de uitwisselingscapaciteit van de hars zal verminderen. Organische stof kan na voorbehandeling (coagulatie, klaring en filtratie) met ongeveer 50% worden verminderd, maar kan in het ontziltingssysteem niet worden verwijderd en wordt daarom vaak via het voedingswater in de ketel gebracht, waardoor de pH-waarde van de ketel daalt water. Soms kan er ook organisch materiaal in het stoomsysteem en het condenswater terechtkomen, waardoor de pH daalt en systeemcorrosie ontstaat. Een hoog gehalte aan organische stof in het circulerende watersysteem zal de microbiële reproductie bevorderen. Dus of het nu gaat om ontzilting, ketelwater of circulatiewatersystemen: hoe lager de CZV, hoe beter, maar er is geen uniforme limietindex. Wanneer CZV (KMnO4-methode) > 5mg/L in het circulerende koelwatersysteem begint de waterkwaliteit te verslechteren.
Het chemisch zuurstofverbruik (CZV) is een meetindicator voor de mate waarin water rijk is aan organische stof en is tevens een van de belangrijke indicatoren voor het meten van de mate van waterverontreiniging. Met de ontwikkeling van de industrialisatie en de bevolkingstoename raken waterlichamen steeds meer vervuild en is de ontwikkeling van CZV-detectie geleidelijk verbeterd.
De oorsprong van de CZV-detectie kan worden teruggevoerd tot de jaren 1850, toen problemen met watervervuiling de aandacht van mensen hadden getrokken. Aanvankelijk werd CZV gebruikt als indicator voor zure dranken om de concentratie organisch materiaal in dranken te meten. Omdat er op dat moment echter nog geen volledige meetmethode was vastgesteld, zat er een grote fout in de bepalingsresultaten van CZV.
In het begin van de 20e eeuw, met de vooruitgang van moderne chemische analysemethoden, werd de detectiemethode voor CZV geleidelijk verbeterd. In 1918 definieerde de Duitse chemicus Hasse CZV als de totale hoeveelheid organisch materiaal die wordt verbruikt door oxidatie in een zure oplossing. Vervolgens stelde hij een nieuwe CZV-bepalingsmethode voor, waarbij een hooggeconcentreerde chroomdioxide-oplossing als oxidatiemiddel wordt gebruikt. Deze methode kan organisch materiaal effectief oxideren tot kooldioxide en water, en het verbruik van oxidatiemiddelen in de oplossing voor en na oxidatie meten om de CZV-waarde te bepalen.
De tekortkomingen van deze methode zijn echter geleidelijk aan aan het licht gekomen. Ten eerste zijn de bereiding en werking van de reagentia relatief ingewikkeld, wat de moeilijkheidsgraad en het tijdrovende karakter van het experiment vergroot. Ten tweede zijn chroomdioxideoplossingen met een hoge concentratie schadelijk voor het milieu en niet bevorderlijk voor praktische toepassingen. Daarom is in latere onderzoeken geleidelijk gezocht naar een eenvoudiger en nauwkeurigere CZV-bepalingsmethode.
In de jaren vijftig vond de Nederlandse chemicus Friis een nieuwe CZV-bepalingsmethode uit, waarbij perzwavelzuur met een hoge concentratie als oxidatiemiddel wordt gebruikt. Deze methode is eenvoudig te bedienen en heeft een hoge nauwkeurigheid, waardoor de efficiëntie van de CZV-detectie aanzienlijk wordt verbeterd. Het gebruik van perzwavelzuur brengt echter ook bepaalde veiligheidsrisico's met zich mee, dus het is nog steeds noodzakelijk om aandacht te besteden aan de bedrijfsveiligheid.
Vervolgens heeft de COD-bepalingsmethode, met de snelle ontwikkeling van instrumentatietechnologie, geleidelijk automatisering en intelligentie bereikt. In de jaren zeventig verscheen de eerste automatische CZV-analysator, die de volautomatische verwerking en detectie van watermonsters kan realiseren. Dit instrument verbetert niet alleen de nauwkeurigheid en stabiliteit van de CZV-bepaling, maar verbetert ook de werkefficiëntie aanzienlijk.
Met het vergroten van het milieubewustzijn en de verbetering van de wettelijke vereisten wordt ook de detectiemethode voor CZV voortdurend geoptimaliseerd. De afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van foto-elektrische technologie, elektrochemische methoden en biosensortechnologie de innovatie van CZV-detectietechnologie bevorderd. Foto-elektrische technologie kan bijvoorbeeld het CZV-gehalte in watermonsters bepalen door de verandering van foto-elektrische signalen, met een kortere detectietijd en een eenvoudiger bediening. De elektrochemische methode maakt gebruik van elektrochemische sensoren om CZV-waarden te meten, wat de voordelen heeft van een hoge gevoeligheid, snelle respons en het ontbreken van reagentia. Biosensortechnologie maakt gebruik van biologische materialen om specifiek organisch materiaal te detecteren, wat de nauwkeurigheid en specificiteit van de CZV-bepaling verbetert.
CZV-detectiemethoden hebben de afgelopen decennia een ontwikkelingsproces doorgemaakt van traditionele chemische analyse naar moderne instrumentatie, foto-elektrische technologie, elektrochemische methoden en biosensortechnologie. Met de vooruitgang van wetenschap en technologie en de toename van de vraag wordt de CZV-detectietechnologie nog steeds verbeterd en geïnnoveerd. In de toekomst kan worden voorzien dat naarmate mensen meer aandacht besteden aan problemen met milieuvervuiling, de CZV-detectietechnologie zich verder zal ontwikkelen en een snellere, nauwkeurigere en betrouwbaardere detectiemethode voor de waterkwaliteit zal worden.
Momenteel gebruiken laboratoria voornamelijk de volgende twee methoden om CZV te detecteren.
1. CZV-bepalingsmethode
Kaliumdichromaat standaardmethode, ook bekend als refluxmethode (Nationale norm van de Volksrepubliek China)
(I) Principe
Voeg een bepaalde hoeveelheid kaliumdichromaat en katalysatorzilversulfaat toe aan het watermonster, verwarm en reflux gedurende een bepaalde periode in een sterk zuur medium, een deel van het kaliumdichromaat wordt gereduceerd door de oxideerbare stoffen in het watermonster, en de resterende kaliumdichromaat wordt getitreerd met ammoniumferrosulfaat. De CZV-waarde wordt berekend op basis van de verbruikte hoeveelheid kaliumdichromaat.
Sinds deze norm in 1989 werd geformuleerd, kleven er veel nadelen aan het meten ervan met de huidige norm:
1. Het kost te veel tijd en elk monster moet gedurende 2 uur onder terugvloeiing worden gekookt;
2. De refluxapparatuur neemt een grote ruimte in beslag, waardoor het bepalen van de batch moeilijk wordt;
3. De analysekosten zijn hoog, vooral voor zilversulfaat;
4. Tijdens het bepalingsproces is de verspilling van refluxwater verbazingwekkend;
5. Giftige kwikzouten zijn gevoelig voor secundaire vervuiling;
6. De hoeveelheid gebruikte reagentia is groot en de kosten van verbruiksartikelen zijn hoog;
7. Het testproces is ingewikkeld en niet geschikt voor promotie.
(II) Uitrusting
1. Volledig glazen refluxapparaat van 250 ml
2. Verwarmingsapparaat (elektrische oven)
3. 25 ml of 50 ml zuurburet, erlenmeyer, pipet, maatkolf, enz.
(III) Reagentia
1. Kaliumdichromaat standaardoplossing (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Ferrocyanaat-indicatoroplossing
3. Standaardoplossing ammoniumferrosulfaat [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1mol/L] (kalibreren vóór gebruik)
4. Zwavelzuur-zilversulfaatoplossing
Kaliumdichromaat standaardmethode
(IV) Bepalingsstappen
Kalibratie van ammoniumferrosulfaat: Pipetteer nauwkeurig 10,00 ml kaliumdichromaat-standaardoplossing in een erlenmeyer van 500 ml, verdun met water tot ongeveer 110 ml, voeg langzaam 30 ml geconcentreerd zwavelzuur toe en schud goed. Voeg na afkoelen 3 druppels ferrocyanaatindicatoroplossing (ongeveer 0,15 ml) toe en titreer met ammoniumferrosulfaatoplossing. Het eindpunt is wanneer de kleur van de oplossing verandert van geel naar blauwgroen naar roodbruin.
(V) Bepaling
Neem 20 ml watermonster (neem indien nodig minder en voeg water toe tot 20 of verdun het voordat u het neemt), voeg 10 ml kaliumdichromaat toe, sluit het refluxapparaat aan en voeg vervolgens 30 ml zwavelzuur en zilversulfaat toe, verwarm en reflux gedurende 2 uur . Spoel na afkoeling de wand van de condensorbuis met 90,00 ml water en verwijder de erlenmeyer. Voeg, nadat de oplossing weer is afgekoeld, 3 druppels ijzerzuurindicatoroplossing toe en titreer met de standaardoplossing ammoniumferrosulfaat. De kleur van de oplossing verandert van geel via blauwgroen naar roodbruin, wat het eindpunt is. Noteer de hoeveelheid ammoniumferrosulfaat-standaardoplossing. Neem tijdens het meten van het watermonster 20,00 ml opnieuw gedestilleerd water en voer een blanco experiment uit volgens dezelfde stappen. Noteer de hoeveelheid ammoniumferrosulfaat-standaardoplossing die bij de blanco-titratie is gebruikt.
Kaliumdichromaat standaardmethode
(VI) Berekening
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Voorzorgsmaatregelen
1. De maximale hoeveelheid chloride-ion gecomplexeerd met 0,4 g kwiksulfaat kan 40 mg bereiken. Als er een watermonster van 20,00 ml wordt genomen, kan de maximale chloride-ionenconcentratie van 2000 mg/l worden gecomplexeerd. Als de concentratie chloride-ionen laag is, kan een kleine hoeveelheid kwiksulfaat worden toegevoegd om kwiksulfaat te behouden: chloride-ionen = 10:1 (W/W). Als er een kleine hoeveelheid kwikchloride neerslaat, heeft dit geen invloed op de bepaling.
2. Het CZV-bereik dat met deze methode wordt bepaald, bedraagt 50-500 mg/l. Voor watermonsters met een chemisch zuurstofverbruik van minder dan 50 mg/l moet in plaats daarvan een standaard kaliumdichromaatoplossing van 0,0250 mol/l worden gebruikt. Voor terugtitratie moet een standaardoplossing ammoniumferrosulfaat van 0,01 mol/l worden gebruikt. Watermonsters met een CZV groter dan 500 mg/l moeten vóór de bepaling worden verdund.
3. Nadat het watermonster is verwarmd en gerefluxt, moet de resterende hoeveelheid kaliumdichromaat in de oplossing 1/5-4/5 van de toegevoegde hoeveelheid bedragen.
4. Bij gebruik van de standaardoplossing kaliumwaterstofftalaat om de kwaliteit en werkingstechnologie van het reagens te controleren, wordt, aangezien de theoretische CODCr van elke gram kaliumwaterstofftalaat 1,176 g is, 0,4251 g kaliumwaterstofftalaat (HOOCC6H4COOK) opgelost in opnieuw gedestilleerd water, overgebracht naar een maatkolf van 1000 ml en tot de maatstreep verdund met opnieuw gedestilleerd water om er een standaardoplossing van 500 mg/l CODcr van te maken. Bereid het vers voor als je het gebruikt.
5. Het resultaat van de CODCr-bepaling moet vier significante cijfers bevatten.
6. Tijdens elk experiment moet de standaardtitratieoplossing van ammoniumferrosulfaat worden gekalibreerd en moet er speciale aandacht worden besteed aan de concentratieverandering wanneer de kamertemperatuur hoog is. (U kunt na titratie ook 10,0 ml kaliumdichromaat-standaardoplossing toevoegen aan de blanco en titreren met ammoniumferrosulfaat tot het eindpunt.)
7. Het watermonster moet vers worden gehouden en zo snel mogelijk worden gemeten.
Voordelen:
Hoge nauwkeurigheid: Refluxtitratie is een klassieke CZV-bepalingsmethode. Na een lange periode van ontwikkeling en verificatie is de nauwkeurigheid ervan algemeen erkend. Het kan het werkelijke gehalte aan organische stof in water nauwkeuriger weergeven.
Brede toepassing: Deze methode is geschikt voor verschillende soorten watermonsters, waaronder hooggeconcentreerd en laaggeconcentreerd organisch afvalwater.
Bedieningsspecificaties: Er zijn gedetailleerde bedieningsnormen en -processen die operators gemakkelijk kunnen beheersen en implementeren.
Nadelen:
Tijdrovend: Refluxtitratie duurt gewoonlijk enkele uren om de bepaling van een monster te voltooien, wat uiteraard niet bevorderlijk is voor de situatie waarin snel resultaten moeten worden verkregen.
Hoog reagensverbruik: Deze methode vereist het gebruik van meer chemische reagentia, wat niet alleen duur is, maar ook tot op zekere hoogte het milieu vervuilt.
Complexe operatie: De operator moet over bepaalde chemische kennis en experimentele vaardigheden beschikken, anders kan dit de nauwkeurigheid van de bepalingsresultaten beïnvloeden.
2. Spectrofotometrie voor snelle vertering
(I) Principe
Aan het monster wordt een bekende hoeveelheid kaliumdichromaatoplossing toegevoegd, in een sterk zwavelzuurmedium, met zilversulfaat als katalysator, en na ontsluiting bij hoge temperatuur wordt de CZV-waarde bepaald met fotometrische apparatuur. Omdat deze methode een korte bepalingstijd, kleine secundaire vervuiling, een klein reagensvolume en lage kosten kent, gebruiken de meeste laboratoria deze methode momenteel. Deze methode heeft echter hoge instrumentkosten en lage gebruikskosten, wat geschikt is voor langdurig gebruik van CZV-eenheden.
(II) Uitrusting
Buitenlandse apparatuur is eerder ontwikkeld, maar de prijs is erg hoog en de bepalingstijd is lang. De reagensprijs is over het algemeen onbetaalbaar voor gebruikers en de nauwkeurigheid is niet erg hoog, omdat de monitoringnormen van buitenlandse instrumenten anders zijn dan die van mijn land, vooral omdat het waterbehandelingsniveau en het managementsysteem van buitenlandse landen anders zijn dan die van mijn land. land; de snelle verteringsspectrofotometriemethode is voornamelijk gebaseerd op de gebruikelijke methoden van huishoudelijke instrumenten. De katalytische snelle bepaling van CZV-methode is de formuleringsstandaard van deze methode. Het werd al begin jaren tachtig uitgevonden. Na meer dan 30 jaar toepassing is het de standaard geworden in de milieubeschermingsindustrie. Het binnenlandse 5B-instrument is op grote schaal gebruikt in wetenschappelijk onderzoek en officieel toezicht. Binnenlandse instrumenten worden op grote schaal gebruikt vanwege hun prijsvoordelen en tijdige after-sales service.
(III) Bepalingsstappen
Neem een monster van 2,5 ml ––reagens toevoegen––10 minuten laten drogen––2 minuten afkoelen––in de colorimetrische schaal gieten––het display van de apparatuur geeft direct de CZV-concentratie van het monster weer.
(IV) Voorzorgsmaatregelen
1. Watermonsters met een hoog chloorgehalte moeten een reagens met een hoog chloorgehalte gebruiken.
2. De afvalvloeistof is ongeveer 10 ml, maar is zeer zuur en moet worden verzameld en verwerkt.
3. Zorg ervoor dat het lichtdoorlatende oppervlak van de cuvet schoon is.
Voordelen:
Hoge snelheid: De snelle methode duurt doorgaans slechts enkele minuten tot meer dan tien minuten om de bepaling van een monster te voltooien, wat zeer geschikt is voor situaties waarin snel resultaten moeten worden verkregen.
Minder reagensverbruik: Vergeleken met de refluxtitratiemethode gebruikt de snelle methode minder chemische reagentia, heeft lagere kosten en heeft minder impact op het milieu.
Eenvoudige bediening: de bedieningsstappen van de snelle methode zijn relatief eenvoudig en de operator hoeft geen al te hoge chemische kennis en experimentele vaardigheden te hebben.
Nadelen:
Iets lagere nauwkeurigheid: Omdat de snelle methode meestal enkele vereenvoudigde chemische reacties en meetmethoden gebruikt, kan de nauwkeurigheid iets lager zijn dan de refluxtitratiemethode.
Beperkt toepassingsgebied: De snelle methode is vooral geschikt voor de bepaling van laaggeconcentreerd organisch afvalwater. Voor afvalwater met een hoge concentratie kunnen de bepalingsresultaten sterk worden beïnvloed.
Beïnvloed door interferentiefactoren: De snelle methode kan in sommige speciale gevallen grote fouten opleveren, bijvoorbeeld wanneer er bepaalde interfererende stoffen in het watermonster zitten.
Samenvattend hebben de refluxtitratiemethode en de snelle methode elk hun eigen voor- en nadelen. Welke methode u moet kiezen, hangt af van het specifieke toepassingsscenario en de behoeften. Wanneer hoge nauwkeurigheid en brede toepasbaarheid vereist zijn, kan refluxtitratie worden gekozen; wanneer snelle resultaten nodig zijn of een groot aantal watermonsters worden verwerkt, is de snelle methode een goede keuze.
Lianhua, al 42 jaar fabrikant van waterkwaliteitstestinstrumenten, heeft een 20-minuten ontwikkeldCOD snelle verteringsspectrofotometriemethode. Na een groot aantal experimentele vergelijkingen is het gelukt een fout van minder dan 5% te bereiken, en heeft het de voordelen van een eenvoudige bediening, snelle resultaten, lage kosten en korte tijd.
Posttijd: 07-jun-2024
