Познавање хемијске потребе за кисеоником

Познавање хемијске потребе за кисеоником

1. у вези са Дефиниција КОД-а.

ЦОД (хемијски захтјев за кисеоником) је количина оксиданса која се конзумира када се узорак воде третира одређеним јаким оксидансом под одређеним условима. То је показатељ количине редуктивних супстанци у води. Редукторне супстанце у води укључују различите органске супстанце, нитрите, сулфиде, железне соли итд., али главне су органске супстанце. Због тога се хемијска потреба за кисеоником (ХОД) често користи као индикатор за мерење количине органских супстанци у води. Што је већа потреба за хемијским кисеоником, то је озбиљније загађење воде органским супстанцама. Одређивање хемијске потребе за кисеоником (ЦОД) варира у зависности од одређивања редукторних супстанци у узорима воде и методе одређивања. Најчешће коришћене методе су методе оксидације киселог калијум перманганата (КМнО4) и методе оксидације калијум дихромата (К2Цр2О7). Метода оксидације калијум перманганата има малу брзину оксидације, али је релативно једноставна и може се користити за одређивање релативне поређење вредности органског садржаја у узорима воде. Метода оксидације калијум дихромата има високу стопу оксидације и добру репродукбилност и погодна је за одређивање укупне количине органске материје у узорима воде. Органичка материја је веома штетна за индустријске системе за водоснабђивање. Строго говорећи, потреба за хемијским кисеоником укључује и неорганске редуктивне супстанце у води. Обично, јер је количина органске материје у отпадној води много већа од количине неорганске материје, потреба за хемијским кисеоником се обично користи за представљање укупне количине органске материје у отпадној води. У условима мерења, органска материја без азота у води лако се оксидира калијум перманганом, док се органска материја која садржи азот теже разлага. Стога је потражња за кисеоником погодна за одређивање природне воде или опште отпадне воде која садржи органску материју која се лако оксидира, док се органске индустријске отпадне воде са сложенијим компонентама често мере за хемијску потражњу за кисеоником.

Вода која садржи велику количину органске материје контаминира ће смоле за размену јона када прође кроз систем за опрењавање, посебно смоле за размену аниона, што ће смањити способност размене смоле. Органична материја се може смањити за око 50% након претратмана (коагулација, разјашњење и филтрација), али се не може уклонити у систему за опрењавање, тако да се често уноси у котел кроз воду за похрање како би се смањила вредност pH воде за котел. Понекад се у парни систем може унети и органска материја и кондензација, што доводи до смањења pH и узрокује корозију система. Високи садржај органских материја у циркулационом систему воде ће промовисати репродукцију микроба. Стога, било за опрењавање, воду из котала или систем циркулисане воде, што је нижа ЦОД, то је боље, али не постоји јединствени гранични индекс. Када је ЦОД (метода КМнО4) већа од 5 мг/л у циркулационом систему хладне воде, квалитет воде је почео да се погоршава.

У стандарду за воду за пиће, потреба за хемијским кисеоником (ХОК) воде класе I и класе II је ≤15mg/L, потреба за хемијским кисеоником (ХОК) воде класе III је ≤20mg/L, потреба за хемијским кисеоником (ХОК) воде класе IV је ≤30

2. Уколико је потребно. Како се производи ЦОД?

ЦОД (хемијска потреба за кисеоником) углавном се изведе из супстанци у узорку воде које могу бити оксидиране јаким оксидантима, посебно органским материјама. Ове органске супстанце су широко присутне у отпадним водама и загађеним водама, укључујући, али не ограничавајући се на шећере, уље и масти, амонијачки азот итд. Оксидација ових супстанци конзумира растворен оксиген у води, чиме се повећава потреба за хеми Конкретно:

1. у вези са Суштине шећера: као што су глукоза, фруктоза итд., обично се налазе у отпадним водама из индустрије прераде хране и биофармацеутске индустрије и повећаће садржај ЦОД.

2. Masline i mašni: Otpadna voda koja sadrži masline i mašne otplate tijekom industrijske proizvodnje takođe će dovesti do povećanja koncentracije COD-a.

3. Ammonijski dušik: Iako ne utiče direktno na određivanje COD-a, oksidacija ammonijskog dušika takođe će potrošiti kisik tijekom obrade otpadne vode, što indirektno utiče na vrijednost COD-a.

Pored toga, postoji mnogo vrsta tvari koje mogu da proizvode COD u šećeri, uključujući biodegradabilnu organsku tvar, industrijske organske zagađivače, redukcione neorganske tvari, neke organske tvari koje su teško biodegradabilne i metabolite mikroba. Oksidacija ovih tvari potroši disperzovani kisik iz vode, što dovodi do nastanka COD-a. Zbog toga je hemijska potreba za kisikom važan pokazatelj za merenje stepena zagađenosti organskim materijalom i redukcionim neorganskim materijalom u vodi. On odražava ukupnu količinu tvari u vodi koje mogu biti oksidirane i dekomponovane oksidantima (obično hromat potasnjak ili permanganat potasnjak) u određenim uslovima, tj. stepen do koga ove tvari potroše kisik.

1. Organska tvar: Organska tvar je jedan od glavnih izvora COD-a u kanalizaciji, uključujući biodegradabilnu organsku tvar kao što su proteini, ugljikohidrati i masti. Ova organska tvar se može raspasti u ugljični dioksid i vodu pod dejstvom mikroorganizama.

2. Fenolna tvar: Fenolna spoja često se koriste kao zagađivači u otpadnoj vodi u nekim industrijskim procesima. One mogu imati ozbiljan uticaj na vodeni okruženje i povećati sadržaj COD-a.

3. Уколико је потребно. Алкохолне супстанце: Алкохолна једињења, као што су етанол и метанол, такође су уобичајени извори ЦОД-а у неким индустријским отпадним водама.

4. Уколико је потребно. Шећерне супстанце: Шећерна једињења, као што су глукоза, фруктоза итд., су уобичајене компоненте у отпадним водама из неких индустрија прераде хране и биофармацевтичке индустрије, а такође ће повећати садржај ЦОД.

5. Појам Маст и масти: Маст и масти које садрже отпадне воде испуштене током индустријске производње такође ће довести до повећања концентрације ЦОД.

6. Уколико је потребно. Амонијачни азот: Иако амонијачни азот не утиче директно на одређивање ЦОД, оксидација амонијачког азота такође ће потрошити кисеоник током процеса обраде отпадних вода, индиректно утичући на вредност ЦОД.

Поред тога, вреди напоменути да ЦОД не само да реагује на органску материју у води, већ представља и неорганске супстанце са редуктивним својствима у води, као што су сулфиди, гвожђеви јони, натријум сулфит итд. Стога, приликом обраде отпа

Органична твар је главни извор COD-a. Укључују у себе разне органичне твари, суспендоване честице и тешко разлагољиве супстанце у сточним водама. Висок садржај COD-a у сточним водама представља велику пропаст за водени окружење. Трећење и надзор COD-a је једна од важних мера за спречавање и контролуње загађивања. Због тога, одређивање COD-a је једна од често коришћених метода испита у обради сточних води и еколошком надзору.

Одређивање COD-a је процес лаког извршавања са високом аналитичком осетљивошћу. Одређивање COD-a може бити извршено директном набаљувањем боје uzorka или тока или других сигнала након што хемијски реагент индукује оксидативне производе. Када се вредност COD-a надмеши стандард, неопходно је извршити одговарајуће procedure да се спречи загађивање средине. Кратко речено, разумевање шта значи COD игра кључну улогу у заштити воденог окружења и провођењу мера против загађивања.

3. Uticaj visokog COD-a.

‌ COD (kemijska zahtevnost za kisik) je važan pokazatelj za merenje stepena organske zagađenosti vodnih tela. Previše sadržaja će imati ozbiljan uticaj na kvalitetu rečne vode. ‌

Merenje COD-a se temelji na količini oksidatora koji se potroši prilikom oksidacije i raspada smanjujućih supstanica (glavno organskog materijala) u 1 litru vode pod određenim uslovima. Ove smanjujuće supstance će potrošiti veliku količinu disperzovanog kisika tijekom procesa raspada, što uzrokuje nedostatak kisika kod akvakultura, čime se utiče na njihov normalni rast i preživljavanje, a u ozbiljnim slučajevima može dovesti do masovnih smrtnih slučajeva. Pored toga, smanjenje disperzovanog kisika će ubrzati deteroraciju kvaliteta vode, promicati raspad organskih tvari i proizvoditi više toksičnih i štetnih tvari, poput amonijaka, što će uzrokovati još veću štetu akvakulturama i kvalitetu vode. Dugo trajajući kontakt sa otpadnom vodom koja sadrži visoke koncentracije organskih tvari može takođe uzrokovati ozbiljne štete za ljudsko zdravlje, kao što su bolesti želučnog trakta, kože itd. Stoga, prekomerno visok COD predstavlja opasnost ne samo za akvakulture, već i potencijalnu prijetnju za ljudsko zdravlje.

Да би се заштитила водна средина и здравље људи, морају се предузети ефикасне мере за спречавање и контролу прекомерне ЦОД. Ово укључује смањење испуштања органских материја у индустријским и пољопривредним активностима, као и јачање пречишћавања и надзора за отпадне воде како би се осигурало да квалитет испуштене воде испуњава стандарде, чиме се одржава добра еколошка животна средина воде.

ЦОД је показатељ садржаја органске материје у води. Што је више ЦОД, то је озбиљније загађење водног тела органским материјама. Када токсична органска материја уђе у водовод, не само да штети организамима у водовод као што су рибе, већ се такође може обогатити у ланцу хране и ући у људско тело, узрокујући хронично труење.

ЦОД има велики утицај на квалитет воде и еколошку животну средину. Када органски загађивачи са повишеном садржајем ЦОД-а уђу у реке, језера и резервоаре, ако се не третирају на време, много органских материја може да буде апсорбовано тлом на дну воде и акумулира се годинама. Ови организми ће нанети штету различитим организмима у води и могу и даље бити токсични неколико година. Овај токсични ефекат има два ефекта:

С једне стране, изазовати ће смрт великог броја водених организама, уништити еколошку равнотежу водног тела, па чак и директно уништити читав речни екосистем.

С друге стране, токсини ће се полако акумулирати у воденим организамима као што су рибе и шкампи. Када људи поједу ове токсичне водене организаме, токсини ће ући у људско тело и акумулирати се годинама, што ће довести до непредвидивих озбиљних последица као што су рак, деформације и мутације гена. Слично томе, ако људи користе загађену воду за наводњавање, утицаће и на усеве, а људи ће такође уносити велику количину штетних супстанци у процесу једења.

Када је ЦОД веома висок, изазиваће погоршање природног квалитета воде. Разлог је у томе што самоочишћење воде захтева деградацију ове органске материје. Деградација ЦОД-а неопходно захтева потрошњу кисеоника, а капацитет реоксигенације у води не задовољава захтеве. ДО ће се директно смањити на 0 и постати анаеробно. У анаеробном стању, вода ће се наставити распадати (анаеробна обработка микроорганизама), а вода ће постати црна и смрдећа (анаеробни микроорганизми изгледају веома црно и садрже гас сулфидвода).

4. Уколико је потребно. Методе за лечење ЦОД

Прва тачка

Физички метод: користи физичку акцију за одвајање суспендиране материје или муткости у отпадној води, што може уклонити ЦОД у отпадној води. Уобичајене методе укључују пре-третирање отпадних вода кроз резервоаре за седиментацију, филтерске мреже, филтере, замке за масти, сепараторе уља и воде итд., како би се једноставно уклонили ЦОД честица у отпадницама.

Друга тачка

Hemiski metod: Koristi hemiske reakcije za uklanjanje dispergovanih tvari ili kolloidalnih tvari u otpadnoj vodi, i može da ukloni COD u otpadnoj vodi. Česte metode uključuju neutralizaciju, šećerivanje, oksid-redukciju, katalitsku oksidaciju, foto-katalitsku oksidaciju, mikro-elektrolizu, elektrolitičko stvaranje floka, sagorevanje itd.

Treća tačka

Fizičko-hemijski metod: Koristi fizičke i hemiske reakcije za uklanjanje dispergovanih tvari ili kolloidalnih tvari u otpadnoj vodi. Može da ukloni COD u otpadnoj vodi. Česte metode uključuju rešetkasto filtriranje, centrifugiranje, čišćenje, filtriranje, odvajanje ulja itd.

Četvrta tačka

Biološka metoda obrade: Koristi metabolizam mikroorganizama za pretvaranje organskih zagađivača i neorganskih mikrobioloških nutritivnih tvari u otpadnoj vodi u stabilne i neštetne tvari. Česte metode uključuju aktivnu slamu, biofilm, anaerobnu biološku digestiju, stabilizacione bacevine i obradu vlažnih terena itd.

5. Metod analize COD-a.

Dihromatni metod

Standardna metoda za određivanje hemijskog zahteva za kisikom predstavljena je kitnečkim standardom GB 11914 „Određivanje hemijskog zahteva za kisikom kvaliteta vode metodom divhromata“ i međunarodnim standardom ISO6060 „Određivanje hemijskog zahteva za kisikom kvaliteta vode“. Ova metoda ima visok stepen oksidacije, dobru reprodukciju, tačnost i pouzdanost, i postala je klasična standardna metoda opšte priznata u međunarodnoj zajednici.

Принцип одређивања је следећи: у средини суперхлорног киселиног оксихлорната, користи се потасијум хромат као окисни агент, сребрени суфат као катализатор, а меркurij суфат се користи као маскирачки агент за хloridne ионе. Кисела концентрација суперхлорне киселине у реакционој течности је 9 мол/Л. Реакциону течност се греја до кључења, а температура кључења од 148℃±2℃ је температура за дижавање. Реакција се охлажда водом и рециркулише се 2 сата. Након што се дижавање течности природно охлади, разбавља се водом до око 140мл. Ферокlorid се користи као индикатор, а преостали потасијум хромат се титрује раствором фероводика амонијума. Вредност COD узорка воде се израчунава на основу потрошње раствора фероводика амонијума. Коришћени окиснилац је потасијум хромат, а окиснилац је хексавалентни хром, па се ова метода зове метода хромата.

Međutim, ovaj klasični standardni metod još uvek ima nedostatke: uređaj za refluks zauzima veliki eksperimentalni prostor, potroši mnogo vode i električne energije, koristi veliku količinu reaktanata, te je nepraktičan za upotrebu i teško primenljiv za brzo merenje u velikim količinama.

Metod peromangetana

COD se meri koristeći peromangetan kao oksidator, a dobijeni rezultat se naziva indeks peromangetana.

Спектрофотометрија

Na osnovu klasične standardne metode, kalijum difehromat oksiduje organsku materiju, a heksavalentni hrom generiše trivalentni hrom. Vrednost COD uzorka vode određuje se uspostavljanjem veze između vrednosti apsorbancije heksavalentnog hroma ili trivalentnog hroma i vrednosti COD uzorka vode. Koristeći navedeni princip, najzastupljenije metode u inozemstvu su EPA.Metoda 0410.4 "Automatska ručna kolorimetrija", ASTM: D1252-2000 "Metod B za određivanje hemijskog zahteva za kisik vode - spektrofotometrija zatvorenog štednjaka" i ISO15705-2002 "Metod malih zatvorenih cevica za određivanje hemijskog zahteva za kisik (COD) kvaliteta vode". Standardizovana metoda u našoj zemlji je "Brza zaključna katalitička štedionica metoda (uključujući spektrofotometriju)" Državne uprave za zaštitu okoliša.

Brza štedionica metoda

Класична стандардна метода је 2х рефлуксна метода. Да би се повећала брзина анализе, предложено је неколико метода брзе анализе. Постоје две главне методе: једна је повећање концентрације оксиданса у систему реакције варења, повећање киселости сулфурне киселине, повећање температуре реакције и повећање катализатора како би се повећала брзина реакције. Домашња метода је представљена у GB/T14420-1993 "Анализа воде за котел и хладне воде Химичка метода за одређивање потребе за киселином калија дихромата брза метода" и унификованих метода које препоручује Државна управа за заштиту животне средине "Колу Страна метода представља немачка стандардна метода DIN38049 T.43 "Брза метода за одређивање хемијске потребе за кисеоником у води".

У поређењу са класичном стандардном методом, горе наведена метода повећава киселину сулфурне киселине у систему варења са 9,0 мг/л на 10,2 мг/л, температуру реакције од 150°C до 165°C, а време варења од 2 часа до 10 мин. ~ 15 мин. Други је да се промени традиционална метода варења загревањем топлотним зрачењем и да се користи микроталасна технологија варења да би се побољшала брзина реакције варења. Због велике разноликости микроталасних пећница и различитих снага, тешко је тестирати унификовану снагу и време како би се постигао најбољи ефекат варења. Цена микроталасних пећница је такође веома висока, а тешко је формулисати јединствен стандардни метод.

Лианхуа Технологија је 1982. године развила спектрално фотометријску методу брзе дигестије за захтев хемијског кисеоника (ЦОД), која је постигла брзо одређивање ЦОД-а у отпадницама методом "10 минута дигестије, 20 минута вредности". Године 1992. овај резултат истраживања и развоја укључен је у америчке "ХИМИЧЕ АБСТРАКТЕ" као нови допринос светској хемијској области. Ова метода је постала стандард за испитивање индустрије заштите животне средине у Народној Републици Кини 2007. године (ХЈ/Т399-2007). Ова метода је успешно постигла тачну вредност ЦОД-а за 20 минута. Једноставна је за рад, погодна и брза, захтева малу количину реагенса, знатно смањује загађење које се ствара у експерименту и смањује различите трошкове. Принцип ове методе је да се проба воде додата са реагентом ЦОД-а Лианхуа Технологије са 165 степени на 10 минута на таласној дужини од 420 или 610 нм, а затим охлади 2 минута, а затим додаје 2,5 мл дестилиране воде. Резултат ЦОД-а може се добити помоћу инструмента за брзо одређивање ЦОД-а компаније Lianhua Technology.