ความรู้เกี่ยวกับความต้องการออกซิเจนทางเคมี

ความรู้เกี่ยวกับความต้องการออกซิเจนทางเคมี

1. นิยามของ COD.

COD (เคมีICAL Oxygen Demand) คือปริมาณสารออกซิไดซ์ที่ถูกใช้ไปเมื่อตัวอย่างน้ำถูกปฏิบัติด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรงในบางเงื่อนไข เป็นตัวชี้วัดปริมาณของสารลดในน้ำ สารลดในน้ำประกอบด้วยสารอินทรีย์หลากหลายชนิด ไนเตรต ซัลไฟด์ เหล็กเฟอรัส และอื่น ๆ แต่ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ ดังนั้น เคมีICAL Oxygen Demand (COD) มักถูกใช้เป็นตัวชี้วัดเพื่อวัดปริมาณของสารอินทรีย์ในน้ำ ยิ่งมีค่าเคมีICAL Oxygen Demand สูงเท่าไร การปนเปื้อนของสารอินทรีย์ในน้ำก็จะรุนแรงมากขึ้น การวัดเคมีICAL Oxygen Demand (COD) จะแตกต่างกันไปตามการวัดสารลดในตัวอย่างน้ำและวิธีการวัด วิธีที่ใช้กันมากที่สุดคือวิธีออกซิเดชันด้วยกรดโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนต (KMnO4) และวิธีออกซิเดชันด้วยโพแทสเซียมไดโครเมต (K2Cr2O7) วิธีออกซิเดชันด้วยกรดโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนตมีอัตราการออกซิเดชันต่ำ แต่ค่อนข้างง่ายและสามารถใช้เมื่อวัดค่าเปรียบเทียบของปริมาณสารอินทรีย์ในตัวอย่างน้ำ วิธีออกซิเดชันด้วยโพแทสเซียมไดโครเมตมีอัตราการออกซิเดชันสูงและให้ผลลัพธ์ที่คงที่ จึงเหมาะสำหรับการวัดปริมาณรวมของสารอินทรีย์ในตัวอย่างน้ำ สารอินทรีย์มีอันตรายมากต่อระบบอุตสาหกรรมน้ำ หากพูดอย่างเคร่งครัด เคมีICAL Oxygen Demand ก็รวมถึงสารลดที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ในน้ำด้วย ปกติแล้ว เพราะปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำเสียมักจะมากกว่าสารอนินทรีย์ เคมีICAL Oxygen Demand จึงมักถูกใช้เพื่อแสดงถึงปริมาณรวมของสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ในเงื่อนไขการวัด สารอินทรีย์ที่ไม่มีไนโตรเจนในน้ำจะถูกออกซิไดซ์โดยกรดโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนตได้ง่าย ในขณะที่สารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนจะยากต่อการแตกตัวมากกว่า ดังนั้น การวัดความต้องการออกซิเจนจึงเหมาะสำหรับการวัดน้ำธรรมชาติหรือน้ำเสียทั่วไปที่มีสารอินทรีย์ที่ถูกออกซิไดซ์ง่าย ในขณะที่น้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีองค์ประกอบซับซ้อนมักจะวัดค่าเคมีICAL Oxygen Demand

น้ำที่มีสารอินทรีย์จำนวนมากจะปนเปื้อนเรซินแลกเปลี่ยนไอออนเมื่อผ่านระบบการดีสอลต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรซินแลกเปลี่ยนไอออนลบ ซึ่งจะลดความสามารถในการแลกเปลี่ยนของเรซิน สารอินทรีย์สามารถลดลงได้ประมาณ 50% หลังจากการบำบัดเบื้องต้น (การรวมตัว การทำให้ชัดเจนและการกรอง) แต่ไม่สามารถกำจัดออกได้ในระบบการดีสอลต์ ดังนั้นมันมักจะถูกนำเข้าไปในหม้อไอน้ำผ่านน้ำป้อนเพื่อลดค่า pH ของน้ำหม้อไอน้ำ บางครั้งสารอินทรีย์อาจถูกนำเข้าไปในระบบไอน้ำและคอนเดนเสท ทำให้ค่า pH ลดลงและก่อให้เกิดการกัดกร่อนในระบบ อีกทั้งปริมาณสารอินทรีย์สูงในระบบหมุนเวียนน้ำจะกระตุ้นการแพร่พันธุ์ของจุลินทรีย์ ดังนั้น ไม่ว่าจะสำหรับการดีสอลต์ น้ำหม้อไอน้ำ หรือระบบหมุนเวียนน้ำ ค่า COD ที่ต่ำกว่าจะยิ่งดี แต่ไม่มีข้อกำหนดจำกัดที่เป็นมาตรฐาน เมื่อค่า COD (วิธี KMnO4) ในระบบหมุนเวียนน้ำเย็นมากกว่า 5mg/L คุณภาพน้ำเริ่มเสื่อมลง

ในมาตรฐานน้ำดื่ม ค่าความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ของน้ำระดับที่ I และ II จะ ≤15 มก./ล., ค่าความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ของน้ำระดับที่ III จะ ≤20 มก./ล., ค่าความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ของน้ำระดับที่ IV จะ ≤30 มก./ล. และค่าความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ของน้ำระดับที่ V จะ ≤40 มก./ล. ยิ่งค่า COD สูงมากเท่าใด การปนเปื้อนของแหล่งน้ำก็จะรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น

2. COD เกิดขึ้นได้อย่างไร?

COD (ความต้องการออกซิเจนทางเคมี) มาจากสารในตัวอย่างน้ำที่สามารถถูกออกซิเดชันโดยสารออกซิแดนต์ที่แรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอินทรีย์ สารอินทรีย์เหล่านี้พบได้ทั่วไปในน้ำเสียและน้ำที่ปนเปื้อน เช่น น้ำตาล ไขมัน และแอมโมเนียไนโตรเจน เป็นต้น การออกซิเดชันของสารเหล่านี้ทำให้เกิดการใช้ออกซิเจนละลายในน้ำ ซึ่งจะเพิ่มความต้องการออกซิเจนทางเคมี โดยเฉพาะ:

1. สารคาร์โบไฮเดรต: เช่น กลูโคส ฟรักโทส เป็นต้น พบได้ทั่วไปในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารและอุตสาหกรรมชีวเภสัช และจะเพิ่มปริมาณ COD

2. น้ำมันและไขมัน: น้ำเสียที่มีน้ำมันและไขมันที่ปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตอุตสาหกรรมก็จะทำให้ความเข้มข้นของ COD เพิ่มขึ้นเช่นกัน

3. ไนโตรเจนในรูปแอมโมเนีย: แม้ว่าจะไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการวัด COD การออกซิเดชันของไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียก็จะบริโภคออกซิเจนในระหว่างการบำบัดน้ำเสีย ส่งผลต่อค่า COD ทางอ้อม

นอกจากนี้ ยังมีสารหลายชนิดที่สามารถก่อให้เกิด COD ในน้ำเสีย เช่น สารอินทรีย์ที่สลายได้ทางชีวภาพ สารอินทรีย์จากอุตสาหกรรมที่เป็นมลพิษ สารอนินทรีย์ที่ทำให้เกิดการลดตัว สารอินทรีย์บางชนิดที่สลายยาก และเมแทบอลไลต์ของจุลินทรีย์ การออกซิเดชันของสารเหล่านี้จะใช้ออกซิเจนละลายนในน้ำ ส่งผลให้เกิด COD ดังนั้น ความต้องการออกซิเจนทางเคมีจึงเป็นตัวชี้วัดสำคัญในการวัดระดับมลพิษของสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ที่ทำให้เกิดการลดตัวในน้ำ มันสะท้อนถึงปริมาณรวมของสารในน้ำที่สามารถถูกออกซิเดชันและสลายโดยสารออกซิแดนท์ (ปกติคือ กรดโครมิกหรือโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนต) ในเงื่อนไขเฉพาะ นั่นคือ ระดับที่สารเหล่านี้ใช้ออกซิเจน

สารอินทรีย์: สารอินทรีย์เป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักของ COD ในน้ำเสีย รวมถึงสารอินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมัน สารอินทรีย์เหล่านี้สามารถถูกย่อยสลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยการกระทำของจุลินทรีย์

สารฟีนอล: สารประกอบฟีนอลมักถูกใช้เป็นสารปนเปื้อนในน้ำเสียในกระบวนการอุตสาหกรรมบางประเภท พวกมันสามารถมีผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อสภาพแวดล้อมน้ำและเพิ่มปริมาณ COD

สารแอลกอฮอล์: สารประกอบแอลกอฮอล์ เช่น เอทานอลและเมทานอล ก็เป็นแหล่งที่มาปกติของ COD ในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมบางประเภทเช่นกัน

สารน้ำตาล: สารประกอบน้ำตาล เช่น กลูโคส ฟรุคโตส เป็นองค์ประกอบทั่วไปในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารและอุตสาหกรรมเภสัชภัณฑ์ชีวภาพ และจะเพิ่มปริมาณ COD เช่นกัน

ไขมันและน้ำมัน: น้ำเสียที่มีไขมันและน้ำมันจากกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ COD เช่นกัน

6. ไนโตรเจนแอมโมเนีย: แม้ว่าไนโตรเจนแอมโมเนียจะไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อการวัดค่า COD แต่การออกซิเดชันของไนโตรเจนแอมโมเนียจะบริโภคออกซิเจนในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ส่งผลต่อค่า COD ทางอ้อม

นอกจากนี้ ยังควรทราบว่า COD ไม่เพียงแต่แสดงถึงสารอินทรีย์ในน้ำเท่านั้น แต่ยังแสดงถึงสารอนินทรีย์ที่มีสมบัติลดในน้ำ เช่น ซัลไฟด์ ไอออนเหล็ก (II) โซเดียมซัลไฟต์ ฯลฯ ดังนั้น เมื่อบำบัดน้ำเสีย จำเป็นต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมถึงส่วนที่มลพิษชนิดต่างๆ มีต่อค่า COD และใช้มาตรการบำบัดที่เหมาะสมเพื่อลดค่า COD

สสารอินทรีย์เป็นแหล่งที่มาหลักของ COD ซึ่งรวมถึงสสารอินทรีย์หลากหลายชนิด สสารแขวนลอย และสารที่ย่อยสลายยากในน้ำเสีย การที่น้ำเสียมีค่า COD สูงจะก่อให้เกิดภัยคุกคามอย่างมากต่อสภาพแวดล้อมทางน้ำ การบำบัดและการตรวจสอบ COD เป็นหนึ่งในมาตรการสำคัญในการป้องกันและควบคุมมลพิษ ดังนั้น การวัดค่า COD จึงเป็นหนึ่งในวิธีการทดสอบที่ใช้กันทั่วไปในกระบวนการบำบัดน้ำเสียและการเฝ้าระวังสิ่งแวดล้อม

การวัดค่า COD เป็นกระบวนการที่สามารถดำเนินการได้ง่ายและมีความไวของการวิเคราะห์สูง การวัดค่า COD สามารถทำได้โดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีของตัวอย่างหรือกระแสไฟฟ้า หรือสัญญาณอื่นๆ หลังจากที่สารเคมีถูกเติมลงไปเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์จากการออกซิเดชัน หากค่า COD เกินมาตรฐาน จะต้องทำการบำบัดเพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษทางสิ่งแวดล้อม สรุปแล้ว การเข้าใจความหมายของ COD มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องสภาพแวดล้อมทางน้ำและการควบคุมมลพิษ

3. ผลกระทบจากการที่ค่า COD สูง

‌ COD (ความต้องการออกซิเจนทางเคมี) เป็นตัวชี้วัดสำคัญในการวัดระดับมลพิษอินทรีย์ในแหล่งน้ำ การมีปริมาณสูงเกินไปจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพน้ำในแม่น้ำ ‌

การวัดค่า COD ขึ้นอยู่กับปริมาณของสารออกซิเดชันที่ถูกใช้ไปเมื่อสารที่สามารถลดลง (ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์) ถูกออกซิไดซ์และสลายในน้ำ 1 ลิตรภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ สารเหล่านี้จะบริโภคออกซิเจนละลายน้ำในปริมาณมากในระหว่างกระบวนการสลายตัว ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตในน้ำขาดออกซิเจน ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและการดำรงชีวิตของพวกมัน และอาจทำให้มีการเสียชีวิตจำนวนมากในกรณีที่รุนแรง นอกจากนี้ การลดลงของออกซิเจนละลายน้ำยังจะเร่งการเสื่อมสภาพของคุณภาพน้ำ ส่งเสริมการเน่าเปื่อยและสลายตัวของสารอินทรีย์ และสร้างสารพิษหรือสารที่เป็นอันตรายเพิ่มเติม เช่น ไนโตรเจนแอมโมเนีย ซึ่งจะก่อให้เกิดความเสียหายมากขึ้นต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำและคุณภาพน้ำ อีกทั้งการสัมผัสกับน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของสารอินทรีย์สูงเป็นเวลานานอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อสุขภาพมนุษย์ เช่น โรคทางระบบทางเดินอาหาร โรคผิวหนัง เป็นต้น ดังนั้น COD ที่สูงเกินไปไม่เพียงแต่เป็นภัยต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ แต่ยังเป็นความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์

เพื่อปกป้องสิ่งแวดล้อมน้ำและสุขภาพของมนุษย์ ต้องมีการดำเนินมาตรการที่มีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันและควบคุม COD ที่มากเกินไป ซึ่งรวมถึงการลดการปล่อยสารอินทรีย์ในกิจกรรมทางอุตสาหกรรมและการเกษตร และเสริมสร้างการบำบัดน้ำเสียและการตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณภาพน้ำที่ปล่อยออกมานั้นตรงตามมาตรฐาน เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมน้ำที่ดี

COD เป็นตัวชี้วัดปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำ ยิ่ง COD สูงเท่าใด น้ำก็จะถูกปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์อย่างรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น เมื่อสารอินทรีย์พิษเข้าสู่แหล่งน้ำ มันไม่เพียงแต่ทำร้ายสิ่งมีชีวิตในน้ำ เช่น ปลา แต่ยังสามารถสะสมในห่วงโซ่อาหารและเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ ทำให้เกิดการเป็นพิษเรื้อรังได้ .

COD มีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพน้ำและสิ่งแวดล้อมทางนิเวศ หากมลพิษอินทรีย์ที่มีค่า COD สูงไหลเข้าสู่แม่น้ำ ทะเลสาบ และอ่างเก็บน้ำ โดยไม่ได้รับการบำบัดทันเวลา อินทรียสารจำนวนมากอาจถูกดูดซึมโดยดินที่ก้นน้ำและสะสมเป็นเวลาหลายปี สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะสร้างความเสียหายให้กับสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดในน้ำ และอาจยังคงเป็นพิษได้อีกหลายปี พิษดังกล่าวมีผลสองประการ:

ในทางหนึ่ง จะทำให้สิ่งมีชีวิตน้ำจืดจำนวนมากรวมถึงระบบนิเวศของแหล่งน้ำเสียหาย และอาจทำลายระบบนิเวศของแม่น้ำทั้งหมดได้โดยตรง

ในทางกลับกัน สารพิษจะสะสมอย่างช้าๆ ในสิ่งมีชีวิตในน้ำ เช่น ปลาและกุ้ง เมื่อมนุษย์บริโภคสิ่งมีชีวิตในน้ำที่มีสารพิษ สารพิษเหล่านั้นจะเข้าสู่ร่างกายมนุษย์และสะสมเป็นเวลาหลายปี ส่งผลให้เกิดผลกระทบร้ายแรงที่ยากจะคาดการณ์ได้ เช่น มะเร็ง การผิดรูป และการกลายพันธุ์ของยีน ด้วยวิธีเดียวกัน หากคนใช้น้ำที่ปนเปื้อนสำหรับการชลประทาน พืชผลก็จะได้รับผลกระทบ และคนจะสูดดมสารอันตรายจำนวนมากในระหว่างการบริโภคเช่นกัน

เมื่อค่า COD สูงมาก จะทำให้คุณภาพน้ำในธรรมชาติเสื่อมลง เหตุผลก็คือ การฟื้นตัวของน้ำเองจำเป็นต้องสลายสารอินทรีย์เหล่านี้ การสลายตัวของ COD จำเป็นต้องใช้ออกซิเจน และความสามารถในการเติมออกซิเจนกลับเข้าไปในน้ำไม่เพียงพอ ค่า DO จะลดลงโดยตรงจนถึง 0 และกลายเป็นภาวะไร้อากาศ ในสภาพไร้อากาศ จะยังคงมีการสลายตัว (การบำบัดแบบไร้อากาศโดยจุลินทรีย์) และน้ำจะกลายเป็นสีดำและมีกลิ่นเหม็น (จุลินทรีย์ไร้อากาศมีสีดำมากและมีแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์)

4. วิธีการบำบัด COD

ข้อแรก

วิธีทางกายภาพ: เป็นการใช้แรงทางกายภาพในการแยกตะกอนหรือความขุ่นในน้ำเสีย ซึ่งสามารถกำจัด COD ในน้ำเสียได้ วิธีที่พบบ่อยรวมถึงการบำบัดน้ำเสียเบื้องต้นผ่านบ่อตกตะกอน กรวยกรอง ตัวกรอง บ่อเก็บไขมัน เครื่องแยกน้ำมัน-น้ำ เพื่อการกำจัด COD จากอนุภาคในน้ำเสียอย่างง่าย

ข้อสอง

วิธีเคมี: ใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อกำจัดสารที่ละลายหรือสารคอลลอยด์ในน้ำเสีย และสามารถกำจัด COD ในน้ำเสียได้ วิธีทั่วไปรวมถึงการปรับความเป็นกรดด่าง การตกตะกอน การออกซิเดชัน-รีดักชัน การออกซิเดชันแบบมีตัวเร่งปฏิกิริยา การออกซิเดชันด้วยแสง มิโครอิเล็กโทรลิซิส อิเล็กโทรฟล็อคคูล레이ชัน การเผาทำลาย เป็นต้น

ข้อสาม

วิธีกายภาพและเคมี: ใช้ปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีเพื่อกำจัดสารที่ละลายหรือสารคอลลอยด์ในน้ำเสีย สามารถกำจัด COD ในน้ำเสียได้ วิธีทั่วไปรวมถึงการกรอง การกรอง การแยกด้วยแรงเหวี่ยง การทำให้ชัดเจน การแยกน้ำมัน เป็นต้น

ข้อสี่

วิธีการบำบัดชีวภาพ: ใช้เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ในการเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์ปนเปื้อนและสารอาหารไมโครไบโอโลจีในน้ำเสียให้กลายเป็นสารที่มั่นคงและปลอดภัย วิธีทั่วไปรวมถึงวิธีโคลนกําทัง วิธีชีวะฟิล์ม วิธีการย่อยสลายชีวภาพแบบไร้อากาศ สระน้ำเสียเชิงเสถียร และการบำบัดในพื้นที่ชุ่มน้ำ เป็นต้น

5. วิธีการวิเคราะห์ COD

วิธีดิโครเมต

เทคนิคมาตรฐานสำหรับการกำหนดความต้องการออกซิเจนทางเคมีแสดงโดยมาตรฐานของจีน GB 11914 "การวัดความต้องการออกซิเจนทางเคมีของคุณภาพน้ำด้วยวิธีดิกโครเมต" และมาตรฐานสากล ISO6060 "การวัดความต้องการออกซิเจนทางเคมีของคุณภาพน้ำ" วิธีนี้มีอัตราการออกซิเดชันสูง มีความสามารถในการทำซ้ำที่ดี แม่นยำและน่าเชื่อถือ และได้กลายเป็นวิธีมาตรฐานคลาสสิกที่ได้รับการยอมรับทั่วโลก

หลักการกำหนดค่า: ในสารตั้งต้นเป็นกรดซัลฟูริก ใช้โพแทสเซียมไดโครเมตเป็นตัวทำให้ออกซิเดชัน ใช้ซิลเวอร์ซัลเฟตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และใช้แมกนีเชียซัลเฟตเป็นตัวปิดบังไอออนคลอไรด์ ความเข้มข้นของกรดซัลฟูริกในสารละลายปฏิกิริยาคือ 9 มอล/ลิตร สารละลายปฏิกิริยาถูกอุ่นจนเดือด โดยอุณหภูมิจุดเดือด 148℃±2℃ เป็นอุณหภูมิของการย่อยสลาย หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น จะถูกเย็นด้วยน้ำและกลั่นกลับเป็นเวลา 2 ชั่วโมง เมื่อสารละลายหลังการย่อยสลายเย็นลงเอง จะถูกเจือจางด้วยน้ำให้มีปริมาณประมาณ 140 มล. ใช้เฟอร์โรคลอไรด์เป็นตัวชี้วัด และใช้สารละลายแอมโมเนียเฟอรัสซัลเฟตในการไทเทรตเพื่อหาโพแทสเซียมไดโครเมตที่เหลืออยู่ ค่า COD ของตัวอย่างน้ำจะคำนวณตามปริมาณการบริโภคของสารละลายแอมโมเนียเฟอรัสซัลเฟต เนื่องจากตัวทำให้ออกซิเดชันที่ใช้คือโพแทสเซียมไดโครเมต และตัวออกซิเดชันคือโครเมียมหกค่า จึงเรียกวิธีนี้ว่า "วิธีไดโครเมต"

อย่างไรก็ตาม วิธีมาตรฐานคลาสสิกนี้ยังมีข้อบกพร่อง: อุปกรณ์กลั่นกลับใช้พื้นที่ทดลองมาก ใช้น้ำและไฟฟ้าจำนวนมาก ใช้สารเคมีในปริมาณมาก ไม่สะดวกต่อการใช้งาน และยากต่อการวัดอย่างรวดเร็วในปริมาณมาก

วิธีโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนต

การวัด COD ใช้โพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนตเป็นตัวทำให้เกิดออกซิเดชัน และผลลัพธ์ที่ได้จะเรียกว่าดัชนีโพแทสเซียมเพอร์แมงกาเนต

สเปกโตรโฟโตเมตรี

ตามวิธีมาตรฐานคลาสสิก โพแทสเซียมไดโครเมตจะทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับสารอินทรีย์ และโครเมียมหกค่าจะเปลี่ยนเป็นโครเมียมสามค่า การกำหนดค่า COD ของตัวอย่างน้ำทำโดยสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่าการดูดกลืนของโครเมียมหกค่าหรือโครเมียมสามค่ากับค่า COD ของตัวอย่างน้ำ โดยใช้หลักการดังกล่าว วิธีที่เป็นตัวแทนมากที่สุดในต่างประเทศคือ EPA.Method 0410.4 "การวัดด้วยเครื่องมือแบบอัตโนมัติ" ASTM: D1252-2000 "วิธี B สำหรับการวัดปริมาณออกซิเจนเคมีของน้ำด้วยการย่อยในระบบปิดด้วยสเปกโตรโฟโตเมตรี" และ ISO15705-2002 "วิธีหลอดทดลองขนาดเล็กปิดสนิทสำหรับการวัดปริมาณออกซิเจนเคมี (COD) ของคุณภาพน้ำ" ส่วนวิธีมาตรฐานในประเทศของเราคือ "วิธีการย่อยเร่งด่วนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาในระบบปิด (รวมถึงสเปกโตรโฟโตเมตรี)" ของกรมสิ่งแวดล้อม

วิธีการย่อยเร็ว

วิธีมาตรฐานคลาสสิกคือวิธีการ reflux เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เพื่อเพิ่มความเร็วในการวิเคราะห์ ผู้คนได้เสนอวิธีการวิเคราะห์อย่างรวดเร็วหลากหลายวิธี มีวิธีหลักสองวิธี: หนึ่งคือการเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเดนต์ในระบบปฏิกิริยาการย่อย การเพิ่มความเป็นกรดของกรดซัลฟูริก การเพิ่มอุณหภูมิของปฏิกิริยา และการเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเร่งความเร็วของปฏิกิริยา วิธีภายในประเทศแสดงโดย GB/T14420-1993 "การวิเคราะห์น้ำหม้อไอน้ำและน้ำหล่อเย็น การกำหนดปริมาณออกซิเจนเคมีด้วยโพแทสเซียมไดโครเมทวิธีรวดเร็ว" และวิธีมาตรฐานที่แนะนำโดยกรมคุ้มครองสิ่งแวดล้อม "วิธีโคลอมเมตริก" และ "วิธีการย่อยแบบปิดเร่งปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว (รวมถึงวิธีโฟโตเมตริก)" ส่วนวิธีจากต่างประเทศแสดงโดย DIN38049 T.43 มาตรฐานเยอรมัน "วิธีรวดเร็วสำหรับการวัดปริมาณออกซิเจนเคมีของน้ำ"

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีมาตรฐานแบบดั้งเดิม วิธีข้างต้นเพิ่มความเข้มข้นของกรดซัลฟูริกในระบบการย่อยจาก 9.0 มก./ล. เป็น 10.2 มก./ล. อุณหภูมิปฏิกิริยาจาก 150℃ เป็น 165℃ และเวลาในการย่อยจาก 2 ชั่วโมงเป็น 10-15 นาที ส่วนประการที่สองคือการเปลี่ยนแปลงวิธีการย่อยแบบดั้งเดิมที่ใช้ความร้อนจากการแผ่รังสี มาใช้เทคโนโลยีการย่อยด้วยไมโครเวฟเพื่อเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยาการย่อย เนื่องจากเตาไมโครเวฟมีหลากหลายประเภทและกำลังไฟฟ้าแตกต่างกัน จึงยากที่จะทดสอบกำลังและเวลาที่เป็นมาตรฐานเดียวกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การย่อยที่ดีที่สุด นอกจากนี้ราคาของเตาไมโครเวฟยังค่อนข้างสูง และยากที่จะกำหนดวิธีมาตรฐานที่เป็นเอกภาพ

บริษัท Lianhua Technology พัฒนาวิธีการสเปกโตรโฟโตเมตริกด้วยกระบวนการย่อยเร็วสำหรับความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ในปี 1982 ซึ่งสามารถวัดค่า COD ในน้ำเสียได้อย่างรวดเร็วด้วยวิธี "ย่อย 10 นาที ค่าผลลัพธ์ใน 20 นาที" ในปี 1992 ผลงานวิจัยและพัฒนานี้ถูกบรรจุลงในฐานข้อมูล "CHEMICAL ABSTRACTS" ของอเมริกาในฐานะความก้าวหน้าใหม่ในวงการเคมีโลก วิธีนี้กลายเป็นมาตรฐานการทดสอบของอุตสาหกรรมสิ่งแวดล้อมแห่งสาธารณรัฐประชาชนจีนในปี 2007 (HJ/T399-2007) วิธีนี้สามารถให้ค่า COD ที่แม่นยำภายใน 20 นาที มีขั้นตอนการทำงานที่ง่าย สะดวกและรวดเร็ว ใช้สารละลายปริมาณน้อย ลดมลพิษที่เกิดจากการทดลองอย่างมาก และลดต้นทุนหลายประการ หลักการทำงานของวิธีนี้คือ การย่อยตัวอย่างน้ำที่เติมสารละลาย COD จาก Lianhua Technology ที่อุณหภูมิ 165 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 10 นาที ที่ความยาวคลื่น 420 หรือ 610 นาโนเมตร จากนั้นเย็นตัวเป็นเวลา 2 นาที และเติมน้ำกลั่น 2.5 มิลลิลิตร ผลลัพธ์ COD สามารถอ่านได้โดยใช้เครื่องวัด COD แบบเร็วของ Lianhua Technology