اندازه گیری اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)

این آزمایش برای تعیین اکسیژن لازم جهت اکسیداسیون آن قسمت از مواد آلی در نمونه است که مستعد اکسیده شدنتوسط یک ماده اکسید کننده قوی مانند پتاسیم پرمنگنات یا پتاسیم دی کرومات یا … می باشد. درجه اکسایش به نوع ماده، مقدار pH، دما، زمان واکنش، غلظت عامل اکسنده و همچنین به نوع شتاب دهنده های اضافه شده بستگی دارد. این آزمایش یکی از مهمترین و سریعترین روشها در مطالعات و کنترل سیستم های تصفیه آب و فاضلاب است.

در این آزمایش برخلاف BOD که از اکسیژن محلول در آب و از میکروارگانیسم های زنده استفاده می شد عمل تجزیه و اکسایش مواد آلی توسط یک ماده اکسیدان قوی عملی می گردد و از روی میزان مصرف ماده اکسید کننده به مقدار آلودگی پی برده می شود.

درمورد پسابهایی که حاوی مواد سمی هستند، این آزمایش را می توان تنها روش قابل قبول در تعیین مواد آلی به حساب آورد که بر BOD برتری دارد، چرا که در صورت وجود مواد سمی، میکروارگانیسم های آزمایش BOD نمی توانند زنده بمانند و لذا آزمایش BOD عملی نخواهد بود.

قبلاً از پتاسیم پرمنگنات بعنوان اکسیدان استفاده می شد ولی بدلیل اینکه برخی از مواد مانند آمینواسیدها و کتونها و کربوکسیلیک اسیدهای سیر شده اکسید نمی شوند یا فقط به مقدار جزئی اکسیده می شوند. بنابراین، از این روش فقط به منظور بررسی آبهای آشامیدنی و آبهای سطحی با آلودگی اندک استفاده می شود. معمولاً این آزمایش در محیط اسیدی انجام می گیرد.

۸۷۸۷۹۹۵۵۹

مقادیر صحیح تر COD از طریق اکسایش با پتاسیم دی کرومات در محیط اسیدی انجام پذیر است. زیرا برای گستره وسیعی از مواد آلی کاربرد دارد. از این روش جهت تعیین COD در انواع آب و فاضلاب استفاده می شود.

۰۰۰۹۸۷۹۸

اغلب گونه های مواد آلی را می توان توسط مخلوط جوشان کرومیک اسید و سولفوریک اسید تجزیه و نابود کرد، در این شیوه نمونه مورد نظر با مقادیر معین از پتاسیم دی کرومات و سولفوریک اسید تحت عمل رفلاکس (تقطیر برگشتی) قرار می گیرد و در نهایت پتاسیم دی کرومات اضافی باقیمانده توسط نمک موهر یا فروآمونیوم سولفات تیتر می شود. در نتیجه میزان ماده آلی قابل تجزیه که بصورت هم ارز اکسیژن اندازه گرفته می شود متناسب با پتاسیم دی کرومات مصرفی در واکنش خواهد بود.

علاوه بر مواد آلی، یونهای مواد معدنی مختلف بطور همزمان اکسید می شوند (از قبیل نیتریت، سولفیت، Fe+2). کلرید با غلظت های بالاتر می تواند مزاحمت ایجاد کند. بنابراین، آن را با یونهای جیوه می پوشانند یا پیش از اندازه گیری بصورت HCl گازی خارج می کنند. افزودن یون نقره به محلول، موجب تسریع در اکسایش می شود.

اندازه گیری COD با استفاده از پتاسیم پرمنگنات

مواد مورد نیاز:

محلول پتاسیم پرمنگنات: ۳/۱۶۰۸g پتاسیم پرمنگنات را در آب مقطر تازه جوشیده سرد شده حل و به حجم یک لیتر برسانید. سپس، ۱۰۰ml از آن را برداشته و به حجم یک لیتر برسانید. این محلول را در بطریهای تیره رنگ نگهداری کنید.

محلول اکسالیک اسید: ۶/۳۰۳۳g اکسالیک اسید (C2H2O4,2H2O) را در آب مقطر تازه تهیه شده حل کرده و با افزودن دقیق ۵۰ml سولفوریک اسید غلیظ، با آب مقطر حجم آن را به یک لیتر برسانید. سپس به ۱۰۰ml محلول حاصل به دقت ۵۰ml سولفوریک اسید غلیظ افزوده و با آب مقطر حجم آن را به یک لیتر برسانید. این محلول در بطری تیره رنگ به مدت ۶ ماه پایدار می ماند.

محلول سولفوریک اسید ۳۶% وزنی: ۱۰۰ml محلول پتاسیم پرمنگنات را به محلول داغ مذکور اضافه می کنیم تا رنگ صورتی ظاهر گردد.

استاندارد نمودن محلول پتاسیم پرمنگنات: تنظیم فاکتور تیتراسیون محلول پتاسیم پرمنگنات با حرارت دادن و جوشاندن ۱۰۰ml آب مقطر و افزودن ۵ml محلول سولفوریک اسید (۳۶% وزنی) انجام می گیرد. به محلول فوق آنقدر پتاسیم پرمنگنات اضافه کنید تا رنگ محلول صورتی کم رنگ شود. سپس، ۲۰ml محلول اکسالیک اسید به آن افزوده، محلول را دوباره با محلول پتاسیم پرمنگنات تیتر نمایید تا رنگ صورتی کم رنگ ظاهر گردد. حجم محلول پتاسیم پرمنگنات مصرف شده X باید بین ۲۱-۱۹ میلی لیتر باشد. این فاکتور از فرمول f=20/X تعیین می شود.

روش کار:

۱۰۰ml نمونه آزمایشی (یا حجم کمتری از نمونه را برداشته سپس حجم آن را به ۱۰۰ml برسانید) را در ارلن مایر ریخته و ۵ml محلول سولفوریک اسید (۳۶% وزنی) به آن بیفزایید. دهانه ارلن مایر را با شیشه ساعت پوشانده و محلول را به مدت ۵ دقیقه بجوشانید. در ضمن جوشاندن محلول ۲۰ml محلولپتاسیم پرمنگنات به آن اضافه کنید و بگذارید به مدت ۱۰ دقیقه آهسته بجوشد. سپس ۲۰ml محلول اکسالیک اسید را به محلول فوق بیفزایید و مخلوط را تا از بین رفتن رنگ آن حرارت دهید. محلول با دمای تقریبی ۸۰oC را با محلول پتاسیم پرمنگنات تیتر کنید تا رنگ صورتی ظاهر شده به مدت ۳۰ ثانیه پایدار باشد. حجم محلول پتاسیم پرمنگنات مصرف شده باید بین ۴ تا ۱۲ میلی لیتر باشد. در مواقعی که حجم پتاسیم پرمنگنات مصرفی بیشتر باشد یا نمونه آزمایشی پیش از افزودن اکسالیک اسید بی رنگ شود، اندازه گیری را با حجم کمتری از نمونه آزمایشی تکرار کنید. ۱۰۰ml آب رقیق سازی را به عنوان نمونه شاهد به روش مشابه تیتر نمایید. در صورت امکان بلافاصله پس از نمونه برداری آزمایش را انجام دهید.

سولفیدها و نیتریت ها و هیدروژن سولفید در این آزمایش ایجاد مزاحمت می کنند. یون کلرید با غلظت های بیش از ۳۰۰mg/L ایجاد مزاحمت می کند. در چنین مواردی برای کاهش غلظت یون کلرید، می توان نمونه آزمایشی را رقیق کرد.

پتاسیم پرمنگنات مصرف شده برحسب mg/L نشان داده می شود.

پتاسیم پرمنگنات مصرف شده برحسب mg/L

a: حجم پتاسیم پرمنگنات مصرف شده برای نمونه آزمایشی (ml)

b: حجم پتاسیم پرمنگنات مصرف شده برای نمونه شاهد (ml)

f: فاکتور تیتراسیون محلول پتاسیم پرمنگنات

V: حجم نمونه آزمایشی (ml)

[gap height=”20″]

اندازه گیری COD با استفاده از پتاسیم دی کرومات

مواد مورد نیاز:

سولفوریک اسید حاوی نقره: ۱۵g نقره سولفات را در یک لیتر سولفوریک اسید غلیظ حل کنید.

محلول پتاسیم دی کرومات: ۱۲/۲۵۹g پتاسیم دی کرومات (که به مدت ۲ ساعت در دمای ۱۰۵oC خشک شده باشد) را با آب مقطر به حجم یک لیتر برسانید.

محلول فروآمونیوم سولفات: ۹۸g فروآمونیوم سولفات (Fe(NH4)2(SO4)2,6H2O) را در آب مقطر حل کرده، به آن ۲۰ml سولفوریک اسید غلیظ بیفزایید. سپس، با آب مقطر حجم محلول را به یک لیتر برسانید. ۱۰۰ml از این محلول را با استفاده از آب مقطر به حجم یک لیتر برسانید. فاکتورهای این محلول ها را پیش از استفاده از آنها با محلول پتاسیم دی کرومات تعیین کنید.

محلول شناساگر فروبین: ۰/۹۸g فروآمونیوم سولفات و ۱/۴۸۵ و ۱۰,۱-فنانترولین (C12H8N2.H2O) را با آب مقطر به حجم ۱۰۰ برسانید.

محلول جیوه (II) سولفات: ۱۵g جیوه (II) سولفات را در آب مقطر حل کرده و ۱۰ml سولفوریک اسید غلیظ به آن بیفزایید. سپس با آب مقطر به حجم ۱۰۰ml برسانید. این محلول برای پوشاندن کلرید با غلظت های بالای ۱۰۰۰mg/L مناسب است.

استاندارد نمودن محلول فروآمونیوم سولفات: ۱۰ml محلول غلیظ تر پتاسیم بیکرومات را با آب رقیق کرده، به حجم ۱۰۰ml برسانید. به این محلول ۳۰ml سولفوریک اسید غلیظ بیفزایید. پس از سرد شدن محلول، ۳ قطره شناساگر فروبین به آن اضافه کرده و سپس محلول حاصل را با فرو آمونیوم سولفات تیتر کنید. از مقدار حجم مصرفی X (برحسب ml) برای محاسبه فاکتور طبق فرمول f=10/X استفاده می شود. این فاکتور باید همه روزه کنترل شود.

روش کار:

۲۰ml نمونه آزمایشی (یا حجم کمتری از نمونه که تا ۲۰ml رقیق شود) و ۱۰ml محلول پتاسیم دی کرومات با غلظت زیاد را همراه با سنگ جوش در بالن تقطیر بریزید. سپس ۳۰ml سولفوریک اسید حاوی نقره را به دقت و همراه با بهمزدن به محلول فوقق اضافه کنید. دستگاه رفلاکس (تقطیر برگشتی) را سوار نموده و بمدت ۲ ساعت محلول را بجوشانید.

در مواردی که اندازه گیری اولیه بر روی نمونه های آب یا فاضلاب معین نشان دهد که در مدت رفلاکس کوتاهتر، نتایج یکسانی بدست می آید، از رفلاکس به مدت کوتاهتری استفاده کنید. پس از عمل رفلاکس محلول را سرد کنید و حجم محلول داخل بالن را به حدود ۱۵۰ml  برسانید. بعد از آنکه دمای محلول به دمای اتاق رسید، دوباره پتاسیم دی کرومات اضافی را در حضور ۳ قطره شناساگر فروبین با محلول فروآمونیوم سولفات تیتر کنید. شناساگر در نقطه نهایی واکنش از آبی مایل به سبز به قرمز مایل به قهوه ای تغییر رنگ می دهد. بطور همزمان، یک نمونه شاهد را که شامل ۲۰ml آب مقطر است اندازه گیری کنید.

درمواقعی که غلظت یون کلرید کمتر از ۱۰۰mg/L می باشد، نیازی به افزودن محلول جیوه (II) سولفات نیست. اگر غلظت یون کلرید ۵۰۰ تا ۱۵۰۰mg/L باشد، پیش از رفلاکس کردن محلول، ۲ml جیوه (II) سولفات به آن اضافه کنید.

در موارد غلظت های بسیار ناچیز مواد آلی، از محلول های پتاسیم دی کرومات و فروآمونیوم سولفات رقیق تر استفاده کنید. تمام مواد شیمیایی باید دارای بالاترین درجه خلوص باشند. لوازم شیشه ای را پیش از استفاده با محلول سولفورکرومیک تمیز کنید. کیفیت این روش را می توان با پتاسیم فتالات امتحان کرد. ۴۲۵/۱g پتاسیم فتالات (در دمای ۱۰۵oC خشک شده باشد) را در آب مقطر حل کرده و به حجم یک لیتر برسانید. مقدار COD این محلول ۵۰۰mg/L خواهد بود. مقدار COD برحسب mg/L.O2 محلول از فرمول زیر بدست می آید.

۶۶۶۴۵۷۶۴۷۴

a: حجم فروآمونیوم سولفات مصرف شده برای نمونه شاهد (ml)

b: حجم فروآمونیوم سولفات مصرف شده برای نمونه آزمایشی (ml)

f: فاکتور تیتراسیون محلول فروآمونیوم سولفات

V: حجم نمونه (ml)

[gap height=”50″]

[box]

مشخصات منبع مورد استفاده:

محتوای غیر رایگان!

جهت دسترسی به محتوای این بخش، لطفا وارد محیط کاربری خود شده و عضویت خود را به یکی از سطح مورد نیاز ارتقاء دهید.



[/box]

شما همچنین ممکن است بپسندید مطالب بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.