Pengetahuan tentang kebutuhan oksigen kimia

Pengetahuan tentang kebutuhan oksigen kimia

1. Pengertian COD.

COD (Chemical Oxygen Demand) adalah jumlah oksidan yang dikonsumsi ketika sampel air diolah dengan oksidan kuat tertentu dalam kondisi tertentu. Ini adalah indikator jumlah zat pereduksi dalam air. Zat pereduksi dalam air meliputi berbagai zat organik, nitrit, sulfida, garam besi, dll., Tetapi yang utama adalah zat organik. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen kimia (COD) sering digunakan sebagai indikator untuk mengukur jumlah zat organik dalam air. Semakin besar kebutuhan oksigen kimia, semakin serius pencemaran air oleh zat organik. Penentuan kebutuhan oksigen kimia (COD) bervariasi dengan penentuan zat pereduksi dalam sampel air dan metode penentuan. Metode yang paling umum digunakan adalah metode oksidasi asam kalium permanganat (KMnO4) dan metode oksidasi kalium dikromat (K2Cr2O7). Metode oksidasi kalium permanganat memiliki laju oksidasi yang rendah, tetapi relatif sederhana dan dapat digunakan saat menentukan nilai perbandingan relatif kandungan organik dalam sampel air. Metode oksidasi kalium dikromat memiliki laju oksidasi yang tinggi dan reproduktifitas yang baik, dan cocok untuk menentukan jumlah total bahan organik dalam sampel air. Bahan organik sangat berbahaya bagi sistem air industri. Sebenarnya, kebutuhan oksigen kimia juga termasuk zat pereduksi anorganik dalam air. Biasanya, karena jumlah bahan organik dalam air limbah jauh lebih besar daripada jumlah bahan anorganik, kebutuhan oksigen kimia umumnya digunakan untuk mewakili jumlah total bahan organik dalam air limbah. Dalam kondisi pengukuran, bahan organik tanpa nitrogen dalam air mudah dioksidasi oleh kalium permanganat, sedangkan bahan organik yang mengandung nitrogen lebih sulit terurai. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen cocok untuk menentukan air alam atau air limbah umum yang mengandung bahan organik yang mudah teroksidasi, sedangkan air limbah industri organik dengan komponen yang lebih kompleks sering diukur untuk kebutuhan oksigen kimia.

Air yang mengandung bahan organik dalam jumlah besar akan mencemari resin penukar ion saat melewati sistem desalinasi, terutama resin penukar anion, yang akan mengurangi kapasitas pertukaran resin. Bahan organik dapat dikurangi sekitar 50% setelah pretreatment (koagulasi, klarifikasi dan filtrasi), tetapi tidak dapat dihilangkan dalam sistem desalinasi, sehingga sering dibawa ke boiler melalui air umpan untuk mengurangi nilai pH air boiler. Terkadang bahan organik juga dapat dibawa ke dalam sistem uap dan kondensat, menyebabkan pH menurun dan menyebabkan korosi sistem. Kandungan bahan organik yang tinggi dalam sistem air yang bersirkulasi akan mendorong reproduksi mikroba. Oleh karena itu, apakah untuk desalinasi, air boiler atau sistem air yang bersirkulasi, semakin rendah COD, semakin baik, tetapi tidak ada indeks batas terpadu. Ketika COD (metode KMnO4) lebih besar dari 5mg/L dalam sistem air pendingin yang bersirkulasi, kualitas air mulai memburuk.

Dalam standar air minum, kebutuhan oksigen kimia (COD) air Kelas I dan Kelas II adalah ≤15mg/L, kebutuhan oksigen kimia (COD) air Kelas III adalah ≤20mg/L, kebutuhan oksigen kimia (COD) air Kelas IV adalah ≤30mg/L, dan kebutuhan oksigen kimia (COD) air Kelas V adalah ≤40mg/L. Semakin besar nilai COD, semakin serius pencemaran badan air.

2. Bagaimana COD diproduksi?

COD (permintaan oksigen kimia) terutama berasal dari zat dalam sampel air yang dapat dioksidasi oleh oksidan kuat, terutama bahan organik. Zat organik ini banyak hadir dalam air limbah dan air yang tercemar, termasuk namun tidak terbatas pada gula, minyak dan lemak, nitrogen amonia, dll. Oksidasi zat-zat ini mengkonsumsi oksigen terlarut di dalam air, sehingga meningkatkan kebutuhan oksigen kimia. Khusus:

1. Zat gula: seperti glukosa, fruktosa, dll., Umumnya ditemukan dalam air limbah dari industri pengolahan makanan dan industri biofarmasi, dan mereka akan meningkatkan kandungan COD.

2. Minyak dan lemak: Air limbah yang mengandung minyak dan lemak yang dibuang selama produksi industri juga akan menyebabkan peningkatan konsentrasi COD.

3. Nitrogen amonia: Meskipun tidak secara langsung mempengaruhi penentuan COD, oksidasi nitrogen amonia juga akan mengonsumsi oksigen selama pengolahan air limbah, secara tidak langsung mempengaruhi nilai COD.

Selain itu, ada banyak jenis zat yang dapat menghasilkan COD dalam limbah, antara lain bahan organik yang dapat terurai secara hayati, polutan organik industri, zat anorganik pereduksi, beberapa bahan organik yang sulit terurai secara hayati, dan metabolit mikroba. Oksidasi zat-zat ini mengkonsumsi oksigen terlarut dalam air, menghasilkan COD. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen kimia merupakan indikator penting untuk mengukur tingkat pencemaran bahan organik dan mereduksi bahan anorganik dalam air. Ini mencerminkan jumlah total zat dalam air yang dapat dioksidasi dan terurai oleh oksidan (biasanya kalium dikromat atau kalium permanganat) dalam kondisi tertentu, yaitu sejauh mana zat ini mengonsumsi oksigen.

1. Bahan organik: Bahan organik adalah salah satu sumber utama COD dalam limbah, termasuk bahan organik yang dapat terurai secara hayati seperti protein, karbohidrat dan lemak. Bahan organik ini dapat terurai menjadi karbon dioksida dan air di bawah aksi mikroorganisme.

2. Zat fenolik: Senyawa fenolik sering digunakan sebagai polutan dalam air limbah dalam beberapa proses industri. Mereka dapat berdampak serius pada lingkungan air dan meningkatkan kandungan COD.

3. Zat beralkohol: Senyawa alkohol, seperti etanol dan metanol, juga merupakan sumber umum COD di beberapa air limbah industri.

4. Zat gula: Senyawa gula, seperti glukosa, fruktosa, dll., Merupakan komponen umum dalam air limbah dari beberapa industri pengolahan makanan dan industri biofarmasi, dan juga akan meningkatkan kandungan COD.

5. Gemuk dan lemak: Air limbah yang mengandung minyak dan lemak yang dibuang selama produksi industri juga akan menyebabkan peningkatan konsentrasi COD.

6. Nitrogen amonia: Meskipun nitrogen amonia tidak secara langsung mempengaruhi penentuan COD, oksidasi nitrogen amonia juga akan mengonsumsi oksigen selama proses pengolahan air limbah, yang secara tidak langsung mempengaruhi nilai COD.

Selain itu, perlu dicatat bahwa COD tidak hanya bereaksi terhadap bahan organik dalam air, tetapi juga mewakili zat anorganik dengan sifat pereduksi dalam air, seperti sulfida, ion besi, natrium sulfit, dll. Oleh karena itu, saat mengolah limbah, perlu untuk mempertimbangkan secara komprehensif kontribusi berbagai polutan terhadap COD dan mengambil tindakan pengolahan yang tepat untuk mengurangi nilai COD.

Bahan organik adalah sumber utama COD. Mereka termasuk berbagai bahan organik, zat tersuspensi, dan zat yang sulit terurai dalam limbah. Kandungan COD yang tinggi dalam limbah akan menimbulkan ancaman besar bagi lingkungan air. Pengolahan dan pemantauan COD merupakan salah satu langkah penting untuk mencegah dan mengendalikan polusi. Oleh karena itu, penentuan COD adalah salah satu metode pengujian yang umum digunakan dalam pengolahan limbah dan pemantauan lingkungan.

Penentuan COD adalah proses yang mudah dioperasikan dengan sensitivitas analitik yang tinggi. Penentuan COD dapat diselesaikan dengan mengamati langsung perubahan warna sampel atau arus atau sinyal lain setelah reagen kimia dititrasi untuk menghasilkan produk oksidasi. Ketika nilai COD melebihi standar, perlu dilakukan perawatan yang sesuai untuk menghindari pencemaran lingkungan. Singkatnya, memahami apa arti COD memainkan peran penting dalam melindungi lingkungan air dan melakukan pengendalian polusi.

 

3. Dampak COD yang tinggi.

‌COD (permintaan oksigen kimia) merupakan indikator penting untuk mengukur tingkat pencemaran organik di badan air. Kandungan yang berlebihan akan berdampak serius pada kualitas air sungai.‌

Pengukuran COD didasarkan pada jumlah oksidan yang dikonsumsi ketika zat pereduksi (terutama bahan organik) dioksidasi dan terurai dalam 1 liter air dalam kondisi tertentu. Zat pereduksi ini akan mengkonsumsi sejumlah besar oksigen terlarut selama proses dekomposisi, menyebabkan organisme air kekurangan oksigen, yang pada gilirannya mempengaruhi pertumbuhan dan kelangsungan hidup normal mereka, dan dapat menyebabkan sejumlah besar kematian dalam kasus yang parah. Selain itu, pengurangan oksigen terlarut akan mempercepat penurunan kualitas air, mendorong korupsi dan dekomposisi bahan organik, dan menghasilkan lebih banyak zat beracun dan berbahaya, seperti nitrogen amonia, yang akan menyebabkan kerusakan yang lebih besar pada organisme air dan kualitas air. Paparan limbah jangka panjang yang mengandung bahan organik konsentrasi tinggi juga dapat menyebabkan kerusakan serius bagi kesehatan manusia, seperti menyebabkan penyakit pencernaan, penyakit kulit, dll. Oleh karena itu, COD yang berlebihan tidak hanya menimbulkan ancaman bagi organisme air, tetapi juga menimbulkan potensi risiko bagi kesehatan manusia.

Untuk melindungi lingkungan air dan kesehatan manusia, langkah-langkah efektif harus diambil untuk mencegah dan mengendalikan COD yang berlebihan. Ini termasuk mengurangi pembuangan bahan organik dalam kegiatan industri dan pertanian, serta memperkuat pengolahan dan pemantauan air limbah untuk memastikan bahwa kualitas air yang dibuang memenuhi standar, sehingga menjaga lingkungan ekologis air yang baik.

COD merupakan indikator kandungan bahan organik dalam air. Semakin tinggi COD, semakin parah badan air tercemar oleh bahan organik. Ketika bahan organik beracun masuk ke badan air, tidak hanya membahayakan organisme di badan air seperti ikan, tetapi juga dapat diperkaya dalam rantai makanan dan masuk ke tubuh manusia, menyebabkan keracunan kronis. .

COD memiliki dampak besar pada kualitas air dan lingkungan ekologis. Setelah polutan organik dengan kandungan COD yang tinggi memasuki sungai, danau, dan waduk, jika tidak diolah tepat waktu, banyak bahan organik dapat teradsorpsi oleh tanah di dasar air dan menumpuk selama bertahun-tahun. Organisme ini akan menyebabkan kerusakan pada berbagai organisme di dalam air, dan dapat terus menjadi racun selama beberapa tahun. Efek toksik ini memiliki dua efek:

Di satu sisi, itu akan menyebabkan kematian sejumlah besar organisme air, menghancurkan keseimbangan ekologis badan air, dan bahkan secara langsung menghancurkan seluruh ekosistem sungai.

Di sisi lain, racun perlahan akan menumpuk pada organisme air seperti ikan dan udang. Begitu manusia mengonsumsi organisme air beracun ini, racun akan masuk ke tubuh manusia dan menumpuk selama bertahun-tahun, yang menyebabkan konsekuensi serius yang tidak dapat diprediksi seperti kanker, kelainan bentuk, dan mutasi gen. Dengan cara yang sama, jika orang menggunakan air yang tercemar untuk irigasi, tanaman juga akan terpengaruh, dan orang juga akan menghirup sejumlah besar zat berbahaya dalam proses makan.

Ketika COD sangat tinggi, itu akan menyebabkan penurunan kualitas air alami. Alasannya adalah bahwa pemurnian diri air membutuhkan degradasi bahan organik ini. Degradasi COD tentu membutuhkan konsumsi oksigen, dan kapasitas reoksigenasi di dalam air tidak memenuhi persyaratan. DO akan turun langsung ke 0 dan menjadi anaerobik. Dalam keadaan anaerobik, ia akan terus terurai (perlakuan anaerobik mikroorganisme), dan air akan menjadi hitam dan bau (mikroorganisme anaerobik terlihat sangat hitam dan mengandung gas hidrogen sulfida).

 

4. Metode untuk mengobati COD

Poin pertama

Metode fisik: Ini menggunakan aksi fisik untuk memisahkan zat tersuspensi atau kekeruhan dalam air limbah, yang dapat menghilangkan COD dalam air limbah. Metode umum termasuk pra-pengolahan limbah melalui tangki sedimentasi, kisi-kisi filter, filter, perangkap minyak, pemisah minyak-air, dll., Untuk menghilangkan COD partikel dalam limbah.

Poin kedua

Metode kimia: Ini menggunakan reaksi kimia untuk menghilangkan zat terlarut atau zat koloid dalam air limbah, dan dapat menghilangkan COD dalam air limbah. Metode umum termasuk netralisasi, presipitasi, reduksi oksidasi, oksidasi katalitik, oksidasi fotokatalitik, elektrolisis mikro, flokulasi elektrolitik, pembakaran, dll.

Poin ketiga

Metode fisik dan kimia: Ini menggunakan reaksi fisik dan kimia untuk menghilangkan zat terlarut atau zat koloid dalam air limbah. Itu dapat menghilangkan COD dalam air limbah. Metode umum termasuk jaringan, filtrasi, sentrifugasi, klarifikasi, filtrasi, pemisahan oli, dll.

Poin keempat

Metode pengolahan biologis: Ini menggunakan metabolisme mikroba untuk mengubah polutan organik dan nutrisi mikroba anorganik dalam air limbah menjadi zat yang stabil dan tidak berbahaya. Metode umum termasuk metode lumpur aktif, metode biofilm, metode pencernaan biologis anaerobik, kolam stabilisasi dan pengolahan lahan basah, dll.

5. Metode analisis COD.

Metode dikromat

Metode standar untuk menentukan kebutuhan oksigen kimia diwakili oleh standar Cina GB 11914 "Penentuan Permintaan Oksigen Kimia Kualitas Air dengan Metode Dikromat" dan standar internasional ISO6060 "Penentuan Kebutuhan Oksigen Kimia Kualitas Air". Metode ini memiliki laju oksidasi yang tinggi, reproduktifitas yang baik, akurasi dan keandalan, dan telah menjadi metode standar klasik yang umumnya diakui oleh masyarakat internasional.

Prinsip penentuannya adalah: dalam media asam asam sulfat, kalium dikromat digunakan sebagai oksidan, perak sulfat digunakan sebagai katalis, dan merkuri sulfat digunakan sebagai zat penutup untuk ion klorida. Keasaman asam sulfat dari cairan reaksi pencernaan adalah 9 mol/L. Cairan reaksi pencernaan dipanaskan hingga mendidih, dan suhu titik didih 148 °C ± 2 °C adalah suhu pencernaan. Reaksi didinginkan oleh air dan refluks selama 2 jam. Setelah cairan pencernaan didinginkan secara alami, diencerkan menjadi sekitar 140ml dengan air. Ferroklorin digunakan sebagai indikator, dan kalium dikromat yang tersisa dititrasi dengan larutan amonium besi sulfat. Nilai COD sampel air dihitung berdasarkan konsumsi larutan amonium besi sulfat. Oksidan yang digunakan adalah kalium dikromat, dan zat pengoksidasi adalah kromium heksavalen, sehingga disebut metode dikromat.

Namun, metode standar klasik ini masih memiliki kekurangan: perangkat refluks menempati ruang eksperimental yang besar, mengkonsumsi banyak air dan listrik, menggunakan sejumlah besar reagen, tidak nyaman untuk dioperasikan, dan sulit diukur dengan cepat dalam jumlah besar.

Metode kalium permanganat

COD diukur menggunakan kalium permanganat sebagai oksidan, dan hasil yang diukur disebut indeks kalium permanganat.

Spektrofotometri

Berdasarkan metode standar klasik, kalium dikromat mengoksidasi bahan organik, dan kromium heksavalen menghasilkan kromium trivalen. Nilai COD sampel air ditentukan dengan menetapkan hubungan antara nilai absorbansi kromium heksavalen atau kromium trivalen dan nilai COD sampel air. Dengan menggunakan prinsip di atas, metode yang paling representatif di luar negeri adalah EPA. Metode 0410.4 "Kolorimetri Manual Otomatis", ASTM: D1252-2000 "Metode B untuk penentuan permintaan oksigen kimia dari spektrofotometri pencernaan yang disegel air" dan ISO15705-2002 "Metode Tabung Tertutup Kecil untuk Penentuan Permintaan Oksigen Kimia (COD) dari Kualitas Air". Metode terpadu negara saya adalah "Metode Pencernaan Katalitik Tertutup Cepat (Termasuk Spektrofotometri)" dari Administrasi Perlindungan Lingkungan Negara.

Metode Pencernaan Cepat

Metode standar klasik adalah metode refluks 2 jam. Untuk meningkatkan kecepatan analisis, orang telah mengusulkan berbagai metode analisis cepat. Ada dua metode utama: satu adalah meningkatkan konsentrasi oksidan dalam sistem reaksi pencernaan, meningkatkan keasaman asam sulfat, meningkatkan suhu reaksi, dan meningkatkan katalis untuk meningkatkan kecepatan reaksi. Metode domestik diwakili oleh GB/T14420-1993 "Analisis Air Boiler dan Air Pendingin Penentuan Permintaan Oksigen Kimia Metode Cepat Kalium Dikromat" dan metode terpadu yang direkomendasikan oleh Administrasi Perlindungan Lingkungan Negara "Metode Koulometrik" dan "Metode Pencernaan Katalitik Tertutup Cepat (Termasuk Metode Fotometrik)". Metode asing diwakili oleh metode standar Jerman DIN38049 T.43 "Metode Cepat untuk Penentuan Permintaan Oksigen Kimia Air".

Dibandingkan dengan metode standar klasik, metode di atas meningkatkan keasaman asam sulfat dari sistem pencernaan dari 9,0 mg/L menjadi 10,2 mg/L, suhu reaksi dari 150 °C hingga 165 °C, dan waktu pencernaan dari 2 jam hingga 10 menit ~ 15 menit. Yang kedua adalah mengubah metode pencernaan tradisional dengan memanaskan dengan radiasi termal, dan menggunakan teknologi pencernaan gelombang mikro untuk meningkatkan kecepatan reaksi pencernaan. Karena berbagai macam oven microwave dan kekuatan yang berbeda, sulit untuk menguji kekuatan dan waktu terpadu untuk mencapai efek pencernaan terbaik. Harga oven microwave juga sangat tinggi, dan sulit untuk merumuskan metode standar terpadu.

Teknologi Lianhua mengembangkan metode spektrofotometri pencernaan cepat untuk permintaan oksigen kimia (COD) pada tahun 1982, yang mencapai penentuan cepat COD dalam limbah dengan metode "pencernaan 10 menit, nilai 20 menit". Pada tahun 1992, hasil penelitian dan pengembangan ini masuk dalam "CHEMICAL ABSTRACTS" Amerika sebagai kontribusi baru ke bidang kimia dunia. Metode ini menjadi standar pengujian industri perlindungan lingkungan Republik Rakyat Tiongkok pada tahun 2007 (HJ/T399-2007). Metode ini berhasil mencapai nilai COD yang akurat dalam waktu 20 menit. Mudah dioperasikan, nyaman dan cepat, membutuhkan sedikit reagen, sangat mengurangi polusi yang dihasilkan dalam percobaan dan mengurangi berbagai biaya. Prinsip dari metode ini adalah mencerna sampel air yang ditambahkan dengan reagen COD Lianhua Technology pada suhu 165 derajat selama 10 menit pada panjang gelombang 420 atau 610nm, lalu dinginkan selama 2 menit, lalu tambahkan 2,5ml air suling. Hasil COD dapat diperoleh dengan menggunakan instrumen penentuan cepat COD Lianhua Technology.