Знания за химично кислородно търсене

Знания за химично кислородно търсене

1. Дефиниция на COD.

ХОП (Хемиски Оксигенен Потреб) е количеството окислител, което се изразходва, когато проба вода се подложи на действие на определен силен окислител при определени условия. Той е индикатор за количеството на увредявашите вещества във водата. Увредяваште вещества във водата включват различни органични вещества, нитрити, сульфиди, ферози соли и др., но основните са органичните вещества. Затова хемиският оксигенен потреб (ХОП) често се използва като индикатор за измерване на количеството органични вещества във водата. Чимката на хемиското кислородно търсене е по-голяма, колкото по-сериозно е замърсяването на водата от органични вещества. Измерването на хемиски оксигенен потреб (ХОП) варира спрямо измерването на увредявашите вещества в пробите вода и метода на измерване. Най-често използваните методи са методът на окисляване с киселина калиев перманганат (KMnO4) и методът на окисляване с калиев хромат (K2Cr2O7). Методът на окисляване с калиев перманганат има нисък процент на окисляване, но е относително прост и може да се използва при определяне на сравнителната стойност на органичното съдържание в пробите вода. Методът на окисляване с калиев хромат има висок процент на окисляване и добри репродуктивни свойства, и е подходящ за определяне на общото количество органични вещества в пробите вода. Органичните вещества са много вредни за индустриалните системи за достава на вода. Строго взето, хемиският оксигенен потреб включва и неорганични увредявашни вещества във водата. Обикновено, защото количеството органични вещества в отпадните води е много по-голямо от количеството неорганични вещества, хемиският оксигенен потреб обикновено се използва за представяне на общото количество органични вещества в отпадните води. При измерването, органичните вещества без азот във водата лесно се окисляват от калиев перманганат, докато органичните вещества съдържащи азот са по-трудни за разлагане. Затова оксигенен потреб е подходящ за определяне на природните води или общите отпадни води, съдържащи лесно окислями органични вещества, докато за индустриалните отпадни води с по-сложен състав често се измерва хемиски оксигенен потреб.

Вода, съдържаща голямо количество органични вещества, ще загади ионните експанзионни резини при преминаването през десалинационната система, особено анioniчните експанзионни резини, които ще намалат капацитета на размяна на резината. Органичните вещества могат да бъдат намалени с около 50% след предварителната обработка (коагулиране, проучване и филтриране), но не могат да бъдат премахнати в десалинационната система, затова често се пренасят в котлата чрез питейната вода, намалявайки pH стойността на котлова вода. Понякога органичните вещества може да се пренесат и в паровата система и конденсата, причинявайки намаляване на pH и корозия в системата. Високото съдържание на органични вещества в циркулиращата вода ще подтикне микробното размножаване. Затова, независимо дали за десалинация, котлова вода или циркулираща вода, по-ниската COD е по-добре, но няма унифициран граничен индекс. Когато COD (по метод KMnO4) е по-голям от 5 мг/Л в системата за циркулиращо охлаждане, качеството на водата започва да се deteriорира.

В стандартите за пийва вода, химическият кислороден деманд (COD) на вода от клас I и клас II е ≤15мг/Л, химическият кислороден деманд (COD) на вода от клас III е ≤20мг/Л, химическият кислороден деманд (COD) на вода от клас IV е ≤30мг/Л, а химическият кислороден деманд (COD) на вода от клас V е ≤40мг/Л. Чимкото по-голям е COD, толкова по-сериозно е замърсяването на водното тяло.

2. Как се образува COD?

COD (химическият кислороден деманд) се дължи предимно на веществата в пробата вода, които могат да бъдат окислени от силни окислители, особено органичните вещества. Тези органични вещества се срещат широко в стоковите води и замърсенията вода, включително, но не само, зahариди, мазнини и жели, азотисти соединения и др. Окислението на тези вещества използва разтворения кислород в водата, което увеличава химическия кислороден деманд. Специфично:

1. Шефови захарни вещества: като глюкоза, фруктоза и др., често се срещат в стоките от храносъобразуването и биофармацевтическата индустрия и увеличават съдържанието на ХОД.

2. Мазнини и жири: Стоките, съдържащи мазнини и жири, изхвърляни по време на индустриалното производство, също водят до повишаване на концентрацията на ХОД.

3. Амонiacен азот: Въпреки че не влияе директно върху определянето на ХОД, окислението на амонiacния азот също ще използва кислород по време на очистката на стоките, което косвено влияе върху стойността на ХОД.

Освен това, има много видове вещества, които могат да произвеждат ЗПК в канализационните води, включително биодеградабилни органични вещества, индустриални органични загадители, редуциращи неорганични вещества, някои органични вещества, които са трудно биодеградабилни, и микробни метаболити. Оксидацията на тези вещества използва разтворимия кислород във водата, което води до образуването на ЗПК. Затова химическият кислороден спектър е важен показател за измерване на степента на замърсяване с органични вещества и редуциращи неорганични вещества във водата. Той отразява общия обем на веществата във водата, които могат да бъдат окислени и разлагани от окислители (обикновено хромпотаси или марганецпотаси) при определени условия, тоест степента, в която тези вещества използват кислород.

1. Органично вещество: Органичното вещество е една от основните източници на ХБК в канализационните води, включително биоразлагаеми органични вещества като протеини, углеводи и мазнини. Тези органични вещества могат да се разлагат до двуокисъл углерод и вода под действието на микроби.

2. Фенолни вещества: Фенолните съединения често се използват като замърсители в сточните води при някои индустриални процеси. Те могат да имат сериозен удар по водната среда и да увеличат съдържанието на ХБК.

3. Спиртови вещества: Спиртовите съединения, като етилов спирт и метилов спирт, също са обичайни източници на ХБК в някои индустриални сточни води.

4. Захарни вещества: Захарните съединения, като глюкоза, фруктоза и др., са общи компоненти в сточните води от някои храносъобразувачни industriи и биофармацевтични industriи, и те също ще увеличат съдържанието на ХБК.

5. Мазнини и жели: Мазнини и жели, съдържащи се в сточните води, изхвърляни по време на индустриалното производство, също водят до увеличение на концентрацията на ХБК.

6. Амонячен азот: Въпреки че амонячният азот не влияе пряко върху определянето на ХОД, окислението на амонячния азот също ще използва кислород по време на процеса на очистка на стоковите води, което косвено влияе върху стойността на ХОД.

Освен това, трябва да се отбележи, че ХОД реагира не само към органичните вещества във вода, но представлява и безкислородните вещества със свъдливи свойства във вода, като сульфидите, желязните иони, натриев сулфит и др. Следователно, при очистката на стоковите води е необходимо да се вземат предвид приносите на различните замърсители към ХОД и да се предприемат подходящи мерки за намаляване на стойността на ХОД.

Органичната материя е основният източник на ЗОМ. Те включват различни органични вещества, приземни частици и трудно разлагаеми вещества в стоковите води. Високото съдържание на ЗОМ в стоковите води представлява голяма заплаха за водната среда. Обработката и мониторингът на ЗОМ е една от важните мерки за предотвратяване и контрол на замърсяването. Следователно определянето на ЗОМ е един от най-често използваните методи за анализ при обработка на стокови води и мониторинг на околната среда.

Определянето на ЗОМ е процес, лесен за изпълнение, с висока аналитична чувствителност. Определянето на ЗОМ може да се извърши чрез директно наблюдение на промяната в цвета на пробата или тока или други сигнали след титроване с химически реагент, който произвежда окислителни продукти. Когато стойността на ЗОМ надхвърля стандартите, е необходимо да се проведат съответни процедури за обработка, за да се избегне замърсяването на околната среда. Коротко казано, разбирането на значението на ЗОМ играе ключова роля при защитата на водната среда и провеждането на мероприятия за контрол на замърсяването.

3. Влиянието на висок СЗП.

‌ СЗП (химически потребност в кислород) е важен индикатор за измерване на степента на органично замърсяване на водните тела. Прекомерното съдържание ще има сериозно въздействие върху качеството на рековата вода. ‌

Измерването на ХОД се основава на количеството окислител, използвано при окисляването и разлагането на reducer-и (главно органични вещества) в 1 литър вода при определени условия. Тези reducer-и ще поглотят голямо количество растворен кислород по време на процеса на разлагане, което води до липса на кислород за водните организми, което от своя страна влияе върху техния нормален растеж иurvivalka и може да причини масови смъртности в по-тежките случаи. Освен това намаляването на растворения кислород ще ускори deteroriation на качеството на водата, ще насърчи корозията и разлагането на органичните вещества и ще произведе повече токсични и вредни вещества, като амонiacal азот, които ще причинят по-голяма вреда за водните организми и качеството на водата. Дълготрайното излагане на стокови води с високи концентрации на органични вещества може също да причини сериозни вреди за човешкото здраве, като да предизвиква желудочно-чревни заболявания, кожни заболявания и др. Следователно, надмярната ХОД не само представлява заплаха за водните организми, но също така е потенциален риск за човешкото здраве.

За да се защити водната среда и човешкото здраве, трябва да бъдат предприети ефективни мерки за предотвратяване и контрол на чрезмерния ЗОМ. Това включва намаляване на отivalnите разходи на органични вещества при промишлените и селскостопански дейности, както и усилване на очистката на стоковите води и мониторинга, за да се гарантира, че качеството на изхвърляните води отговаря на стандартите, като по този начин се поддържа добър воден екосистемен околнина.

ЗОМ е показател за съдържанието на органични вещества във водата. Чим колкото ЗОМ е по-висок, толкова повече водата е замърсена с органични вещества. Когато токсични органични вещества попаднат във водата, те не само шкодят на организми във водата, като рибите, но могат също така да се натрупват в храновата верига и да влизат в човешкото тяло, причинявайки хронично отравяне. .

Химическия кислороден потреб (COD) има голямо влияние върху качеството на водата и екологичната среда. Ако органични загадители с висок COD попаднат в реки, езера и запаси, и не бъдат пречистени навреме, много от органичните вещества могат да бъдат абсорbirани от дънната почва и да се накопяват през години. Тези вещества ще причинят вреда на различните организми във водата и може да остават токсични продължително няколко години. Този токсин има два ефекта:

С единия си аспект, той ще доведе до смъртта на голямо количество акватични организми, ще разрушава екологичния баланс на водното тяло и дори директно да разрушава целия реков екосистем.

С друга страна, токсините ще се натрупват бавно в водни организми като риби и кревети. Когато хората изяждат тези отровни водни организми, токсините ще влязат в човешкото тяло и ще се натрупват през много години, причинявайки непредсказуеми сериозни последици като рак, деформации и генетични мутации. По същия начин, ако хората използват замърсена вода за оросяване, съ粝ните ще бъдат също така засегнати, а хората ще вдихват голяма количество вредни вещества по време на яденето.

Когато ЗОМ е много висок, това ще причини увреждането на качеството на природната вода. Причината е, че самопочистването на водата изисква разлагането на тези органични вещества. Разлагането на ЗОМ неизбежно изисква употреба на кислород, а способността на водата да се окисли отново не отговаря на изискванията. ДО пада директно до 0 и става анаеробен. В анаеробния статус той продължава да се разлага (анаеробна обработка от микробите), и водата става черна и миризлива (анаеробните микроби изглеждат много черни и съдържат сульфид водород).

4. Методи за очищане на ЗОМ

Първата точка

Физически метод: Използва физическо действие за разделение на подвешени частици или мътност в отпадните води, което може да премахне ЗОМ от отпадните води. Общи методи включват предварителното очищане на канализационните води чрез седиментационни басейни, филтриращи решетки, филтри, жирови ловци, сепаратори за масло-вода и др., за да се премахне просто ЗОМ от частичните материи в канализационните води.

Втората точка

Химически метод: Използва химически реакции за премахване на разтворени вещества или колоидни вещества в отпадните води и може да премахва ЗОК от отпадните води. Общи методи включват нейтрализация, осаждане, окислительно-възстановителни реакции, каталитично окисление, фотокаталитично окисление, микроелектролиз, електролитно флокулиране, изгаряне и др.

Трета точка

Физико-химически метод: Използва физико-химически реакции за премахване на разтворени вещества или колоидни вещества в отпадните води. Може да премахва ЗОК от отпадните води. Общи методи включват решета, филтриране, центрифугиране, прояснение, филтриране, отделяне на масло и др.

Четвърта точка

Биологичен метод на обработка: Използва микробния метаболизъм за преобразуване на органични загадители и безorganicни микробни питателни вещества в отпадните води в стабилни и безшкодни вещества. Общи методи включват активен ил, биологичен плед, анаеробна биологична деградация, стабилизационни басейни и мокриши обработка и др.

5. Метод за анализ на ЗОК.

Дихроматов метод

Стандартният метод за определяне на химическия кислороден деманд е описан в китайския стандарт GB 11914 „Определяне на химическия кислороден деманд на водното качество чрез дихроматов метод“ и международния стандарт ISO6060 „Определяне на химическия кислороден деманд на водното качество“. Този метод има висок процент на окисление, добри Characteristics reproducibility, точност и надеждност, и е станал класически стандартен метод, признат общоприето от международната общност.

Принципът на определяне е следния: в сулфатна киселина среда се използва потасиев хромат като окислител, сребърна сулфат като катализатор и ртутен сулфат като маскиращ агент за хlorидни иони. Сулфатната киселина концентрация на реакционната течност при разлагането е 9 мол/л. Реакционната течност се нагрява до вришене, а температурата на вришење от 148℃±2℃ е температурата за разлагане. Реакцията се охлажда с вода и рециркулира обратно в продължение на 2 часа. След като разлагането се охлажда естествено, то се разтворява до около 140 мл с вода. Се използва фероклорин като индикатор и остатъчният потасиев хромат се титрува с раствор на сулфат диамониев желез (II). COD стойността на водната проба се изчислява според потреблението на сулфат диамониев желез (II). Използванят окислител е потасиев хромат, а окислителят е хексавалентно хром, затова методът се нарича дихроматен метод.

Всички почети, този класически стандартен метод все още има недостатъци: устройството за рефлукс заема голямо експериментално пространство, използва много вода и електричество, изисква голяма количество реактиви, е неудобен за управление и трудно се измерва бързо в големи обеми.

Метод на перманганат калиев

Загадването на химически кислород (COD) се измерва чрез употреба на перманганат калиев като окислител и получените резултати се наричат индекс на перманганат.

Спектрофотометрия

Според класическата стандартна метода, калиев дихромат окислява органичното вещество, а хексавалентният хром произвежда тривалентен хром. Значението на COD на пробата вода се определя чрез установяване на връзка между стойността на абсорбцията на хексавалентния хром или тривалентния хром и значението на COD на пробата вода. Използвайки посочения принцип, най-представителните методи в чужбина са EPA.Method 0410.4 "Автоматична ръчна колориметрия", ASTM: D1252-2000 "Метод B за определяне на химическия кислороден деманд на вода – спектрофотометрично хранение" и ISO15705-2002 "Метод с малко затворени туби за определяне на химическия кислороден деманд (COD) на качеството на вода". Единственият метод в нашата страна е „Бърз метод за хранене с каталитично разграждане (включително спектрофотометрия)“ на Държавното управление за охрана на околната среда.

Бърз метод за разграждане

Класичният стандартен метод е метода на 2-часовото рефлуксуване. За да се увеличи скоростта на анализ, са предложени различни бързи методи за анализ. Има две основни методи: първата е да се увеличи концентрацията на окислителя в системата за реакция при разлагане, да се увеличи киселинността на сулфурната киселина, температурата на реакция и да се добави катализатор за ускоряване на реакцията. Домашният метод е представен от GB/T14420-1993 „Анализ на котлова вода и вода за охлаждане – Определение на химическия кислороден-demанд (COD) – Бърз метод с хромат钾“ и единния метод, препоръчан от Държавното агенство за охрана на околната среда „Кулометричен метод“ и „Бърз затворен каталитичен метод на разлагане (включително фотометричен метод)“. Заграница този метод е представен от германския стандартен метод DIN38049 T.43 „Бърз метод за определяне на химическия кислороден-demand (COD) на вода“.

Сравнено с класическия стандартен метод, посоченият метод увеличава киселинността на сулфатна киселина в системата за дигестия от 9,0 мг/л до 10,2 мг/л, температурата на реакцията от 150℃ до 165℃ и времето за дигестия от 2 часа до 10~15 минути. Второто е да се промени традиционният метод за дигестия чрез нагреване с термална радиация и да се използва микровълнова технология за дигестия, за да се подобри скоростта на реакцията при дигестия. Поради голямото разнообразие на микровълновите печки и различните им мощности, е трудно да се протестира единна мощност и време, за да се постигне най-добрият ефект от дигестията. Цената на микровълновите печки е също много висока, а формулитрането на единна стандартна методика е трудно.

Лianхуа Технологии разработала в 1982 г. метод быстрого фотометрического определения химической потребности в кислороде (ХПК), который позволил быстро определять ХПК в сточных водах по методике «10 минут нагревания, значение за 20 минут». В 1992 г. этот научно-исследовательский результат был включен в американский «CHEMICAL ABSTRACTS» как новое достижение в области химии мирового значения. Этот метод стал стандартом тестирования экологической промышленности Китайской Народной Республики в 2007 г. (HJ/T399-2007). Метод успешно обеспечивает точное значение ХПК за 20 минут. Он прост в использовании, удобен и быстр, требует небольшого количества реактивов, значительно снижает загрязнение, возникающее во время эксперимента, и уменьшает различные затраты. Принцип этого метода заключается в том, чтобы подвергнуть водную пробу, добавленную с реагентом ХПК от Лianхуа Технологии, термическому воздействию при 165 градусах в течение 10 минут на длине волны 420 или 610 нм, затем охладить её в течение 2 минут и добавить 2,5 мл дистиллированной воды. Результат ХПК можно получить с помощью быстрого фотометра для определения ХПК от Лianхуа Технологии.