Kennis van chemiese suurstofvraag

Kennis van chemiese suurstofvraag

1. Definisie van COD.

COD (Chemical Oxygen Demand) is die hoeveelheid oksidant wat verbruik word wanneer 'n watermonster onder sekere omstandighede met 'n sekere sterk oksidant behandel word. Dit is 'n aanduiding van die hoeveelheid verminderende stowwe in water. Die reducerende stowwe in water sluit in verskillende organiese stowwe, nitriete, sulfiede, ystersoute, ens., Maar die belangrikste is organiese stowwe. Daarom word chemiese suurstofvraag (COD) dikwels as 'n aanduiding gebruik om die hoeveelheid organiese stowwe in water te meet. Hoe groter die chemiese suurstofbehoefte, hoe ernstiger is die waterbesoedeling deur organiese stowwe. Die bepaling van chemiese suurstofvraag (COD) wissel met die bepaling van reduksiestowwe in watermonsters en die bepalingsmetode. Die mees gebruikte metodes is suur kaliumpermanganaat (KMnO4) oksidasiemetode en kaliumdichromaat (K2Cr2O7) oksidasiemetode. Die kaliumpermanganaatoksidasiemetode het 'n lae oksidasietempo, maar is relatief eenvoudig en kan gebruik word wanneer die relatiewe vergelykingswaarde van die organiese inhoud in watermonsters bepaal word. Kaliumdichromaatoksidasiemetode het 'n hoë oksidasietempo en goeie reproduceerbaarheid, en is geskik vir die bepaling van die totale hoeveelheid organiese materiaal in watermonsters. Organiese materiaal is baie skadelik vir industriële waterstelsels. Streng gesproke sluit chemiese suurstofvraag ook anorganiese verminderende stowwe in water in. Gewoonlik, omdat die hoeveelheid organiese materiaal in afvalwater baie groter is as die hoeveelheid anorganiese materiaal, word chemiese suurstofbehoefte gewoonlik gebruik om die totale hoeveelheid organiese materiaal in afvalwater voor te stel. Onder die meettoestande word organiese materiaal sonder stikstof in water maklik deur kaliumpermanganaat geoksideer, terwyl organiese materiaal wat stikstof bevat, moeiliker is om te ontbind. Daarom is suurstofvraag geskik vir die bepaling van natuurlike water of algemene afvalwater wat organiese materiaal bevat wat maklik geoksideer kan word, terwyl organiese industriële afvalwater met meer komplekse komponente dikwels gemeet word vir chemiese suurstofbehoefte.

Water wat 'n groot hoeveelheid organiese materiaal bevat, sal ioonuitruilharse besoedel wanneer dit deur die ontsoutingstelsel gaan, veral anioonuitruilharse, wat die uitruilvermoë van die hars sal verminder. Organiese materiaal kan na voorbehandeling (stolling, verheldering en filtrasie) met ongeveer 50% verminder word, maar dit kan nie in die ontsoutingstelsel verwyder word nie, daarom word dit dikwels deur die voerwater in die ketel gebring om die pH-waarde van die ketelwater te verlaag. Soms kan organiese materiaal ook in die stoomstelsel en kondensaat ingebring word, wat veroorsaak dat die pH daal en stelselkorrosie veroorsaak. Hoë organiese materiaalinhoud in die sirkulerende waterstelsel sal mikrobiese voortplanting bevorder. Daarom, of dit nou vir ontsouting, ketelwater of sirkulerende waterstelsel is, hoe laer die COD, hoe beter, maar daar is geen verenigde limietindeks nie. Wanneer COD (KMnO4-metode) groter as 5mg/L in die sirkulerende koelwaterstelsel is, het die waterkwaliteit begin versleg.

In die drinkwaterstandaard is die chemiese suurstofvraag (COD) van Klas I- en Klas II-water ≤15mg/L, die chemiese suurstofvraag (COD) van Klas III-water is ≤20mg/L, die chemiese suurstofvraag (COD) van Klas IV-water is ≤30mg/L, en die chemiese suurstofvraag (COD) van Klas V-water is ≤40mg/L. Hoe groter die COD-waarde, hoe ernstiger is die besoedeling van die waterliggaam.

2. Hoe word COD geproduseer?

COD (chemiese suurstofvraag) is hoofsaaklik afgelei van stowwe in die watermonster wat deur sterk oksidante, veral organiese materiaal, geoksideer kan word. Hierdie organiese stowwe kom wyd voor in afvalwater en besoedelde water, insluitend maar nie beperk nie tot suikers, olies en vette, ammoniakstikstof, ens. Die oksidasie van hierdie stowwe verbruik die opgeloste suurstof in die water en verhoog sodoende die chemiese suurstofbehoefte. Spesifiek:

1. Suikerstowwe: soos glukose, fruktose, ens., word algemeen in afvalwater van die voedselverwerkingsbedryf en die biofarmaseutiese industrie aangetref, en dit sal die COD-inhoud verhoog.

2. Olies en vette: Afvalwater wat olies en vette bevat wat tydens industriële produksie vrygestel word, sal ook lei tot 'n toename in COD-konsentrasie.

3. Ammoniakstikstof: Alhoewel dit nie die bepaling van COD direk beïnvloed nie, sal die oksidasie van ammoniakstikstof ook suurstof verbruik tydens afvalwaterbehandeling, wat indirek die COD-waarde beïnvloed.

Daarbenewens is daar baie soorte stowwe wat COD in riool kan produseer, insluitend bioafbreekbare organiese materiaal, industriële organiese besoedelingstowwe, die vermindering van anorganiese stowwe, sommige organiese materiaal wat moeilik is om bioafbreekbaar te maak, en mikrobiese metaboliete. Die oksidasie van hierdie stowwe verbruik die opgeloste suurstof in die water, wat lei tot die opwekking van COD. Daarom is chemiese suurstofvraag 'n belangrike aanduiding om die mate van besoedeling van organiese materiaal te meet en anorganiese materiaal in water te verminder. Dit weerspieël die totale hoeveelheid stowwe in water wat onder sekere omstandighede deur oksidante (gewoonlik kaliumdichromaat of kaliumpermanganaat) geoksideer en ontbind kan word, dit wil sê die mate waarin hierdie stowwe suurstof verbruik.

1. Organiese materiaal: Organiese materiaal is een van die hoofbronne van COD in riool, insluitend bioafbreekbare organiese materiaal soos proteïene, koolhidrate en vette. Hierdie organiese materiaal kan onder die werking van mikroörganismes in koolstofdioksied en water ontbind word.

2. Fenoliese stowwe: Fenoliese verbindings word dikwels as besoedeling in afvalwater in sommige industriële prosesse gebruik. Hulle kan 'n ernstige impak op die wateromgewing hê en die COD-inhoud verhoog.

3. Alkoholiese stowwe: Alkoholiese verbindings, soos etanol en metanol, is ook algemene bronne van COD in sommige industriële afvalwater.

4. Suikerstowwe: Suikerverbindings, soos glukose, fruktose, ens., is algemene komponente in afvalwater van sommige voedselverwerkingsbedrywe en biofarmaseutiese industrieë, en dit sal ook die COD-inhoud verhoog.

5. Vet en vet: Vet en vetbevattende afvalwater wat tydens industriële produksie vrygestel word, sal ook lei tot 'n toename in COD-konsentrasie.

6. Ammoniakstikstof: Alhoewel ammoniakstikstof nie die bepaling van COD direk beïnvloed nie, sal die oksidasie van ammoniakstikstof ook suurstof verbruik tydens die afvalwaterbehandelingsproses, wat indirek die COD-waarde beïnvloed.

Daarbenewens is dit opmerklik dat COD nie net op organiese materiaal in water reageer nie, maar ook anorganiese stowwe verteenwoordig met verminderende eienskappe in water, soos sulfied, ysterhoudende ione, natriumsulfiet, ens. Daarom is dit nodig om die bydrae van verskillende besoedelingstowwe tot COD omvattend te oorweeg en toepaslike behandelingsmaatreëls te tref om die COD-waarde te verminder.

Organiese materiaal is die hoofbron van COD. Dit sluit verskeie organiese materiaal, gesuspendeerde materiaal en moeilik ontbindbare stowwe in riool in. Die hoë kabelbandjie-inhoud in riool sal 'n groot bedreiging vir die wateromgewing inhou. Die behandeling en monitering van COD is een van die belangrike maatreëls om besoedeling te voorkom en te beheer. Daarom is COD-bepaling een van die algemeen gebruikte toetsmetodes in rioolbehandeling en omgewingsmonitering.

Die bepaling van COD is 'n maklik-om-te-bedryf proses met hoë analitiese sensitiwiteit. Die bepaling van COD kan voltooi word deur die kleurverandering van die monster of die stroom of ander seine direk waar te neem nadat die chemiese reagens getitreer is om oksidasieprodukte te genereer. Wanneer die COD-waarde die standaard oorskry, is dit nodig om ooreenstemmende behandeling uit te voer om omgewingsbesoedeling te vermy. Kortom, om te verstaan wat COD beteken, speel 'n belangrike rol in die beskerming van die wateromgewing en die uitvoer van besoedelingsbeheer.

 

3. Die impak van hoë COD.

‌COD (chemiese suurstofvraag) is 'n belangrike aanduiding vir die meting van die mate van organiese besoedeling in waterliggame. Oormatige inhoud sal 'n ernstige impak op rivierwaterkwaliteit hê.‌

Die meting van COD is gebaseer op die hoeveelheid oksidant wat verbruik word wanneer reduksiestowwe (hoofsaaklik organiese materiaal) onder sekere omstandighede in 1 liter water geoksideer en ontbind word. Hierdie verminderende stowwe sal 'n groot hoeveelheid opgeloste suurstof tydens die ontbindingsproses verbruik, wat veroorsaak dat waterorganismes nie suurstof het nie, wat weer hul normale groei en oorlewing beïnvloed, en in ernstige gevalle 'n groot aantal sterftes kan veroorsaak. Daarbenewens sal die vermindering van opgeloste suurstof die agteruitgang van waterkwaliteit versnel, die korrupsie en ontbinding van organiese materiaal bevorder en meer giftige en skadelike stowwe produseer, soos ammoniakstikstof, wat groter skade aan waterorganismes en waterkwaliteit sal veroorsaak. Langtermyn blootstelling aan riool wat hoë konsentrasies organiese materiaal bevat, kan ook ernstige skade aan menslike gesondheid veroorsaak, soos gastro-intestinale siektes, velsiektes, ens. Daarom hou die oormatige COD nie net 'n bedreiging vir waterorganismes in nie, maar hou dit ook 'n potensiële risiko vir menslike gesondheid in.

Om die wateromgewing en menslike gesondheid te beskerm, moet effektiewe maatreëls getref word om die oormatige COD te voorkom en te beheer. Dit sluit in die vermindering van die afvoer van organiese materiaal in industriële en landbou-aktiwiteite, asook die versterking van afvalwaterbehandeling en monitering om te verseker dat die afgevoerde waterkwaliteit aan die standaarde voldoen en sodoende 'n goeie waterekologiese omgewing handhaaf.

COD is 'n aanduiding van die inhoud van organiese materiaal in water. Hoe hoër die kabelja, hoe ernstiger word die waterliggaam deur organiese materiaal besoedel. Wanneer giftige organiese materiaal die waterliggaam binnedring, benadeel dit nie net organismes in die waterliggaam soos visse nie, maar kan dit ook in die voedselketting verryk word en die menslike liggaam binnedring, wat chroniese vergiftiging veroorsaak. .

COD het 'n groot impak op waterkwaliteit en ekologiese omgewing. Sodra organiese besoedelingstowwe met 'n verhoogde COD-inhoud riviere, mere en reservoirs binnedring, as dit nie betyds behandel word nie, kan baie organiese materiaal deur die grond aan die bodem van die water geadsorbeer word en vir baie jare ophoop. Hierdie organismes sal skade aan verskeie organismes in die water veroorsaak, en kan vir 'n paar jaar giftig bly. Hierdie toksiese effek het twee effekte:

Aan die een kant sal dit die dood van 'n groot aantal waterorganismes veroorsaak, die ekologiese balans van die waterliggaam vernietig en selfs die hele rivier-ekosisteem direk vernietig.

Aan die ander kant sal gifstowwe stadig in waterorganismes soos vis en garnale ophoop. Sodra mense hierdie giftige waterorganismes verbruik, sal die gifstowwe die menslike liggaam binnedring en vir baie jare ophoop, wat lei tot onvoorspelbare ernstige gevolge soos kanker, misvormings en geenmutasies. Op dieselfde manier, as mense besoedelde water vir besproeiing gebruik, sal gewasse ook beïnvloed word, en mense sal ook 'n groot hoeveelheid skadelike stowwe inasem in die proses om te eet.

Wanneer COD baie hoog is, sal dit die agteruitgang van natuurlike waterkwaliteit veroorsaak. Die rede hiervoor is dat die selfsuiwering van water die afbraak van hierdie organiese materiaal vereis. Die afbraak van COD vereis noodwendig suurstofverbruik, en die reoksigenasievermoë in die water voldoen nie aan die vereistes nie. DO sal direk na 0 daal en anaërobies word. In die anaërobiese toestand sal dit voortgaan om te ontbind (anaërobiese behandeling van mikroörganismes), en die water sal swart en stinkend word (anaërobiese mikroörganismes lyk baie swart en bevat waterstofsulfiedgas).

 

4. Metodes vir die behandeling van COD

Die eerste punt

Fisiese metode: Dit gebruik fisiese aksie om gesuspendeerde materiaal of troebelheid in afvalwater te skei, wat COD in afvalwater kan verwyder. Algemene metodes sluit in die voorbehandeling van riool deur sedimentasietenks, filterroosters, filters, vetvallers, olie-waterskeiers, ens., Om bloot COD van deeltjies in riool te verwyder.

Tweede punt

Chemiese metode: Dit gebruik chemiese reaksies om opgeloste stowwe of kolloïdale stowwe in afvalwater te verwyder, en kan COD in afvalwater verwyder. Algemene metodes sluit in neutralisasie, neerslag, oksidasie-reduksie, katalitiese oksidasie, fotokatalitiese oksidasie, mikro-elektrolise, elektrolitiese flokkulasie, verbranding, ens.

Derde punt

Fisiese en chemiese metode: Dit gebruik fisiese en chemiese reaksies om opgeloste stowwe of kolloïdale stowwe in afvalwater te verwyder. Dit kan COD in afvalwater verwyder. Algemene metodes sluit in rooster, filtrasie, sentrifugering, verheldering, filtrasie, olieskeiding, ens.

Vierde punt

Biologiese behandelingsmetode: Dit gebruik mikrobiese metabolisme om organiese besoedelingstowwe en anorganiese mikrobiese voedingstowwe in afvalwater in stabiele en onskadelike stowwe om te skakel. Algemene metodes sluit in geaktiveerde slykmetode, biofilmmetode, anaërobiese biologiese verteringsmetode, stabiliseringsdam en vleilandbehandeling, ens.

5. COD-analise metode.

Dichromaat metode

Die standaardmetode vir die bepaling van chemiese suurstofvraag word voorgestel deur die Chinese standaard GB 11914 "Bepaling van chemiese suurstofvraag van waterkwaliteit deur dichromaatmetode" en die internasionale standaard ISO6060 "Bepaling van chemiese suurstofvraag van waterkwaliteit". Hierdie metode het 'n hoë oksidasietempo, goeie reproduceerbaarheid, akkuraatheid en betroubaarheid, en het 'n klassieke standaardmetode geword wat algemeen deur die internasionale gemeenskap erken word.

Die bepalingsbeginsel is: in swaelsuursuurmedium word kaliumdichromaat as oksidant gebruik, silwersulfaat word as katalisator gebruik, en kwiksulfaat word as maskeermiddel vir chloriedione gebruik. Die swaelsuurheid van die verteringsreaksievloeistof is 9 mol/L. Die verteringsreaksievloeistof word verhit om te kook, en die kookpunttemperatuur van 148°C±2°C is die verteringstemperatuur. Die reaksie word deur water afgekoel en vir 2 uur teruggevloei. Nadat die verteringsvloeistof natuurlik afgekoel is, word dit met water tot ongeveer 140 ml verdun. Ferrochloor word as 'n aanwyser gebruik, en die oorblywende kaliumdichromaat word getitreer met ammonium-ystersulfaatoplossing. Die COD-waarde van die watermonster word bereken op grond van die verbruik van ammonium-ystersulfaatoplossing. Die oksidant wat gebruik word, is kaliumdichromaat, en die oksideermiddel is seswaardige chroom, daarom word dit die dichromaatmetode genoem.

Hierdie klassieke standaardmetode het egter steeds tekortkominge: die reflukstoestel beslaan 'n groot eksperimentele ruimte, verbruik baie water en elektrisiteit, gebruik 'n groot hoeveelheid reagense, is ongerieflik om te bedryf en is moeilik om vinnig in groot hoeveelhede te meet.

Kaliumpermanganaat metode

COD word gemeet met behulp van kaliumpermanganaat as 'n oksidant, en die gemete resultaat word kaliumpermanganaatindeks genoem.

Spektrofotometrie

Gebaseer op die klassieke standaardmetode, oksideer kaliumdichromaat organiese materiaal, en seswaardige chroom genereer driewaardige chroom. Die COD-waarde van die watermonster word bepaal deur 'n verband tussen die absorpsiewaarde van seswaardige chroom of driewaardige chroom en die COD-waarde van die watermonster vas te stel. Deur bogenoemde beginsel te gebruik, is die mees verteenwoordigende metodes in die buiteland EPA. Metode 0410.4 "Outomatiese handkolorimetrie", ASTM: D1252-2000 "Metode B vir die bepaling van chemiese suurstofbehoefte van waterverseëlde verteringsspektrofotometrie" en ISO15705-2002 "Klein verseëlde buismetode vir die bepaling van chemiese suurstofvraag (COD) van waterkwaliteit". my land se verenigde metode is die "Rapid Sealed Catalytic Digestion Method (Including Spectrophotometry)" van die State Environmental Protection Administration.

Vinnige vertering metode

Die klassieke standaardmetode is die 2h-refluksmetode. Om die ontledingspoed te verhoog, het mense verskillende vinnige ontledingsmetodes voorgestel. Daar is twee hoofmetodes: een is om die konsentrasie van die oksidant in die verteringsreaksiestelsel te verhoog, die suurheid van swaelsuur te verhoog, die reaksietemperatuur te verhoog en die katalisator te verhoog om die reaksiespoed te verhoog. Die huishoudelike metode word verteenwoordig deur GB/T14420-1993 "Analise van ketelwater en koelwater Chemiese suurstofvraagbepaling Kaliumdichromaat vinnige metode" en die verenigde metodes wat deur die Staatsomgewingsbeskermingsadministrasie aanbeveel word "Coulometriese metode" en "Vinnige geslote katalitiese verteringsmetode (insluitend fotometriese metode)". Die buitelandse metode word voorgestel deur die Duitse standaardmetode DIN38049 T.43 "Vinnige metode vir die bepaling van chemiese suurstofvraag van water".

In vergelyking met die klassieke standaardmetode, verhoog die bogenoemde metode die swaelsuurheid van die verteringstelsel van 9.0 mg/L tot 10.2 mg/L, die reaksietemperatuur van 150°C tot 165°C, en die verteringstyd van 2h tot 10min~15min. Die tweede is om die tradisionele metode van vertering te verander deur met termiese straling te verhit, en mikrogolfverteringstegnologie te gebruik om die verteringsreaksiespoed te verbeter. As gevolg van die wye verskeidenheid mikrogolfoonde en verskillende kragte, is dit moeilik om die verenigde krag en tyd te toets om die beste verteringseffek te verkry. Die prys van mikrogolfoonde is ook baie hoog, en dit is moeilik om 'n verenigde standaardmetode te formuleer.

Lianhua Technology het in 1982 'n vinnige verteringsspektrofotometriese metode vir chemiese suurstofvraag (COD) ontwikkel, wat die vinnige bepaling van COD in riool bereik het met die metode van "10 minute vertering, 20 minute waarde". In 1992 is hierdie navorsings- en ontwikkelingsresultaat opgeneem in die Amerikaanse "CHEMICAL ABSTRACTS" as 'n nuwe bydrae tot die wêreld se chemiese veld. Hierdie metode het in 2007 die toetsstandaard van die omgewingsbeskermingsbedryf van die Volksrepubliek China geword (HJ / T399-2007). Hierdie metode het binne 20 minute 'n akkurate COD-waarde behaal. Dit is maklik om te bedryf, gerieflik en vinnig, benodig 'n klein hoeveelheid reagense, verminder die besoedeling wat in die eksperiment gegenereer word aansienlik en verminder verskillende koste. Die beginsel van hierdie metode is om die watermonster wat bygevoeg word met Lianhua Technology se COD-reagens by 165 grade vir 10 minute by 'n golflengte van 420 of 610nm te verteer, dit dan vir 2 minute af te koel en dan 2.5 ml gedistilleerde water by te voeg. Die COD-resultaat kan verkry word met behulp van Lianhua Technology se COD-vinnige bepalingsinstrument.