Хімічную патрэбу ў кіслародзе таксама называюць хімічнай патрэбай у кіслародзе (хімічнай патрэбай у кіслародзе), якая называецца ГПК. Гэта выкарыстанне хімічных акісляльнікаў (такіх як перманганат калія) для акіслення і раскладання акісляльных рэчываў у вадзе (такіх як арганічныя рэчывы, нітрыты, солі двухвалентнага жалеза, сульфіды і г.д.), а затым разлік спажывання кіслароду на аснове колькасці рэшткавага акісляльнік. Як і біяхімічная патрэба ў кіслародзе (БПК), гэта важны паказчык забруджвання вады. Адзінкай ХПК з'яўляецца праміле або мг/л. Чым меншае значэнне, тым меншае забруджванне вады.
Да аднаўляючых рэчываў у вадзе адносяцца розныя арганічныя рэчывы, нітрыты, сульфіды, двухвалентныя солі і інш. Але галоўным з іх з'яўляюцца арганічныя рэчывы. Такім чынам, хімічная патрэба ў кіслародзе (ХПК) часта выкарыстоўваецца ў якасці індыкатара для вымярэння колькасці арганічных рэчываў у вадзе. Чым больш хімічная патрэба ў кіслародзе, тым больш сур'ёзнае забруджванне вады арганічнымі рэчывамі. Вызначэнне хімічнай патрэбы ў кіслародзе (ХПК) залежыць ад вызначэння аднаўляючых рэчываў у пробах вады і метаду вызначэння. Найбольш часта выкарыстоўванымі метадамі ў цяперашні час з'яўляюцца кіслотны метад акіслення перманганатом калія і метад акіслення дихроматом калія. Метад перманганата калія (KMnO4) мае нізкую хуткасць акіслення, але адносна просты. Ён можа быць выкарыстаны для вызначэння адноснага параўнальнага значэння ўтрымання арганікі ў пробах вады і пробах чыстых паверхневых і падземных вод. Метад бихромата калія (K2Cr2O7) мае высокую хуткасць акіслення і добрую ўзнаўляльнасць. Ён падыходзіць для вызначэння агульнай колькасці арганічных рэчываў у пробах вады пры маніторынгу сцёкавых вод.
Арганічныя рэчывы вельмі шкодныя для прамысловых сістэм водазабеспячэння. Вада, якая змяшчае вялікую колькасць арганічных рэчываў, будзе забруджваць іонаабменныя смалы пры праходжанні праз сістэму апраснення, асабліва аніёны, што прывядзе да зніжэння абменнай здольнасці смалы. Арганічнае рэчыва можа быць зменшана прыкладна на 50% пасля папярэдняй ачысткі (каагуляцыі, асвятлення і фільтрацыі), але яно не можа быць выдалена ў сістэме апраснення, таму яно часта паступае ў кацёл праз сілкуючую ваду, што зніжае значэнне pH катла. вады. Часам арганічныя рэчывы таксама могуць трапляць у паравую сістэму і кандэнсатную ваду, што прывядзе да зніжэння pH і выкліча карозію сістэмы. Высокае ўтрыманне арганічных рэчываў у сістэме абаротнай вады будзе спрыяць размнажэнню мікробаў. Такім чынам, для апраснення, катлавой вады ці сістэмы цыркуляцыйнай вады, чым ніжэй ХПК, тым лепш, але адзінага гранічнага паказчыка не існуе. Калі ХПК (метад KMnO4) > 5 мг/л у сістэме цыркуляцыі астуджальнай вады, якасць вады пачала пагаршацца.
Хімічнае спажыванне кіслароду (ХПК) з'яўляецца паказчыкам вымярэння ступені, у якой вада багатая арганічнымі рэчывамі, а таксама з'яўляецца адным з важных паказчыкаў для вымярэння ступені забруджвання вады. З развіццём індустрыялізацыі і павелічэннем насельніцтва вадаёмы становяцца ўсё больш і больш забруджанымі, і развіццё выяўлення ХПК паступова паляпшаецца.
Паходжанне выяўлення ГПК можна аднесці да 1850-х гадоў, калі праблемы забруджвання вады прыцягнулі ўвагу людзей. Першапачаткова ХПК выкарыстоўваўся ў якасці індыкатара кіслых напояў для вымярэння канцэнтрацыі арганічных рэчываў у напоях. Аднак, паколькі поўны метад вымярэння на той момант не быў створаны, была вялікая памылка ў выніках вызначэння ХПК.
У пачатку 20-га стагоддзя з развіццём сучасных метадаў хімічнага аналізу метад выяўлення ХПК паступова ўдасканальваўся. У 1918 г. нямецкі хімік Хасэ вызначыў ГПК як агульную колькасць арганічных рэчываў, спажываных пры акісленні ў кіслым растворы. Пасля ён прапанаваў новы метад вызначэння ХПК, які заключаецца ў выкарыстанні ў якасці акісляльніка раствора дыяксіду хрому высокай канцэнтрацыі. Гэты метад дазваляе эфектыўна акісляць арганічныя рэчывы ў вуглякіслы газ і ваду і вымяраць спажыванне акісляльнікаў у растворы да і пасля акіслення, каб вызначыць значэнне ХПК.
Аднак паступова выявіліся недахопы гэтага метаду. Па-першае, падрыхтоўка і праца з рэагентамі адносна складаныя, што павялічвае складанасць і працаёмкасць эксперыменту. Па-другое, растворы дыяксіду хрому з высокай канцэнтрацыяй шкодныя для навакольнага асяроддзя і не спрыяюць практычнаму прымяненню. Такім чынам, наступныя даследаванні паступова шукалі больш просты і дакладны метад вызначэння ХПК.
У 1950-х гадах галандскі хімік Фрыіс вынайшаў новы метад вызначэння ХПК, у якім у якасці акісляльніка выкарыстоўваецца персерная кіслата высокай канцэнтрацыі. Гэты метад просты ў эксплуатацыі і мае высокую дакладнасць, што значна павышае эфектыўнасць выяўлення ХПК. Аднак выкарыстанне персерной кіслаты таксама мае пэўную небяспеку для бяспекі, таму ўсё ж неабходна звярнуць увагу на бяспеку эксплуатацыі.
У далейшым, з хуткім развіццём тэхналогій прыбораў, метад вызначэння ХПК паступова дасягнуў аўтаматызацыі і інтэлекту. У 1970-я гады з'явіўся першы аўтаматычны аналізатар COD, які можа рэалізаваць цалкам аўтаматычную апрацоўку і выяўленне проб вады. Гэты прыбор не толькі павышае дакладнасць і стабільнасць вызначэння ХПК, але і значна павышае эфектыўнасць працы.
З павышэннем экалагічнай дасведчанасці і паляпшэннем нарматыўных патрабаванняў метад выяўлення ХПК таксама пастаянна аптымізуецца. У апошнія гады развіццё фотаэлектрычнай тэхналогіі, электрахімічных метадаў і тэхналогіі біясенсараў спрыяла інавацыям у тэхналогіі выяўлення ХПК. Напрыклад, фотаэлектрычная тэхналогія можа вызначаць утрыманне ХПК у пробах вады па змене фотаэлектрычных сігналаў з меншым часам выяўлення і больш простым кіраваннем. Электрахімічны метад выкарыстоўвае электрахімічныя датчыкі для вымярэння значэнняў ХПК, які мае такія перавагі, як высокая адчувальнасць, хуткая рэакцыя і адсутнасць неабходнасці ў рэагентах. Біясенсарная тэхналогія выкарыстоўвае біялагічныя матэрыялы для спецыяльнага выяўлення арганічных рэчываў, што павышае дакладнасць і спецыфічнасць вызначэння ХПК.
За апошнія некалькі дзесяцігоддзяў метады выяўлення ХПК прайшлі працэс развіцця ад традыцыйнага хімічнага аналізу да сучасных прыбораў, фотаэлектрычных тэхналогій, электрахімічных метадаў і біясенсарных тэхналогій. З развіццём навукі і тэхнікі і ростам попыту тэхналогія выяўлення ХПК усё яшчэ ўдасканальваецца і ўкараняецца. У будучыні можна прадбачыць, што па меры таго, як людзі будуць звяртаць больш увагі на праблемы забруджвання навакольнага асяроддзя, тэхналогія выяўлення ХПК будзе развівацца далей і стане больш хуткім, дакладным і надзейным метадам выяўлення якасці вады.
У цяперашні час лабараторыі ў асноўным выкарыстоўваюць два наступныя метады выяўлення ХПК.
1. Метад вызначэння ХПК
Стандартны метад біхромату калію, таксама вядомы як метад рэфлюксу (Нацыянальны стандарт Кітайскай Народнай Рэспублікі)
(I) Прынцып
Дадайце ў пробу вады пэўную колькасць біхрамату калія і каталізатара сульфату срэбра, награвайце і кіпяціце з зваротным халадзільнікам на працягу пэўнага перыяду часу ў моцнай кіслай асяроддзі, частка біхрамату калія аднаўляецца акісляльнымі рэчывамі ў пробе вады, а астатняя дихромат калію тытруюць двухвалентным амоніем. Значэнне ГПК разлічваецца зыходзячы з колькасці спажытага дихромата калія.
Паколькі гэты стандарт быў сфармуляваны ў 1989 годзе, існуе шмат недахопаў у яго вымярэнні з дапамогай цяперашняга стандарту:
1. Гэта займае занадта шмат часу, і кожны ўзор трэба кіпяціць з зваротным халадзільнікам на працягу 2 гадзін;
2. Рэфлюкснае абсталяванне займае вялікую прастору, што ўскладняе вызначэнне партыі;
3. Кошт аналізу высокая, асабліва для сульфату срэбра;
4. Падчас працэсу вызначэння, адходы рэфлюкс вады дзіўныя;
5. Таксічныя солі ртуці схільныя да другаснага забруджвання;
6. Колькасць выкарыстоўваных рэагентаў вялікая, а кошт расходных матэрыялаў высокая;
7. Працэс тэставання складаны і не падыходзіць для павышэння.
(II) Абсталяванне
1. Суцэльнашкляная рэфлюксная прылада аб'ёмам 250 мл
2. Ацяпляльны прыбор (электрычная печ)
3. Бюрэтка з кіслатой на 25 або 50 мл, канічная колба, піпетка, мерная колба і г.д.
(III) Рэагенты
1. Стандартны раствор двуххромата калію (c1/6K2Cr2O7=0,2500моль/л)
2. Раствор індыкатара ферроцианата
3. Стандартны раствор сульфату амонія (жалеза) [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0,1моль/л] (адкалібраваць перад выкарыстаннем)
4. Сернакіслата-сульфат срэбра раствор
Стандартны метад дихромата калія
(IV) Этапы вызначэння
Каліброўка сульфату двухвалентнага амонія: акуратна адкапайце 10,00 мл стандартнага раствора біхрамату калію ў канічную колбу аб'ёмам 500 мл, развядзіце вадой прыкладна да 110 мл, павольна дадайце 30 мл канцэнтраванай сернай кіслаты і добра ўзбоўтайце. Пасля астуджэння дадайце 3 кроплі раствора індыкатара феррацыянату (прыкладна 0,15 мл) і тытруйце растворам двухвалентнага амонія. Канчатковая кропка - калі колер раствора змяняецца ад жоўтага да сіне-зялёнага да чырванавата-карычневага.
(V) Рашучасць
Вазьміце 20 мл пробы вады (пры неабходнасці вазьміце менш і дадайце вады да 20 або развядзіце перад адборам), дадайце 10 мл дихромата калія, уключыце рэфлюкс, а затым дадайце 30 мл сернай кіслаты і сульфату срэбра, награвайце і кіпяціце са зваротным халадзільнікам на працягу 2 гадзін. . Пасля астуджэння прамыйце сценку трубкі кандэнсатара 90,00 мл вады і выміце канічную колбу. Пасля таго, як раствор зноў астудзіць, дадайце 3 кроплі раствора двухвалентнай кіслаты-індыкатара і тытруйце стандартным растворам сульфату двухвалентнага амонія. Колер раствора змяняецца ад жоўтага да сіне-зялёнага да чырванавата-карычневага, які з'яўляецца канчатковай кропкай. Запішыце колькасць стандартнага раствора двухвалентнага сульфату амонія. Падчас вымярэння пробы вады вазьміце 20,00 мл паўторна дыстыляванай вады і выканайце пусты эксперымент у адпаведнасці з тымі ж этапамі. Запішыце колькасць стандартнага раствора сульфату амонія і двухвалентнага жалеза, выкарыстанага ў пустым тытраванні.
Стандартны метад дихромата калія
(VI) Разлік
CODCr(O2, мг/л)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Меры засцярогі
1. Максімальная колькасць іёна хларыду ў комплексе з 0,4 г сульфату ртуці можа дасягаць 40 мг. Калі браць пробу вады аб'ёмам 20,00 мл, максімальная канцэнтрацыя хларыд-іёнаў можа быць складзена ў 2000 мг/л. Калі канцэнтрацыя іёнаў хларыду нізкая, можна дадаць невялікую колькасць сульфату ртуці, каб захаваць сульфат ртуці: іёны хларыду = 10:1 (В/В). Калі невялікая колькасць хларыду ртуці выпадае ў асадак, гэта не ўплывае на вызначэнне.
2. Дыяпазон ХПК, які вызначаецца гэтым метадам, складае 50-500 мг/л. Для ўзораў вады з хімічнай патрэбай у кіслародзе менш за 50 мг/л варта выкарыстоўваць стандартны раствор біхромату калію 0,0250 моль/л. 0,01 моль/л стандартнага раствора сульфату жалеза (валентнага амонія) трэба выкарыстоўваць для зваротнага тытравання. Для проб вады з ХПК больш за 500 мг/л развядзіце іх перад вызначэннем.
3. Пасля таго, як проба вады награваецца і кіпяціцца з зваротным халадзільнікам, астатняя колькасць дихромата калію ў растворы павінна складаць 1/5-4/5 ад дададзенай колькасці.
4. Пры выкарыстанні стандартнага раствора вадароднага фталата калія для праверкі якасці і тэхналогіі працы рэагента, паколькі тэарэтычны CODCr кожнага грама вадароднага фталата калія складае 1,176 г, 0,4251 г вадароднага фталата калія (HOOCC6H4COOK) раствараюць у рэдыстыляванай вадзе, пераносяць у мерную колбу на 1000 мл і разводзяць да адзнакі дыстыляванай вадой, каб зрабіць стандартны раствор CODcr 500 мг/л. Пры ўжыванні яго рыхтуюць свежым.
5. У выніку вызначэння CODCr павінны захоўвацца чатыры значныя лічбы.
6. Падчас кожнага эксперыменту стандартны раствор для тытравання сульфату амонія і двухвалентнага жалеза трэба адкалібраваць, а змене канцэнтрацыі трэба звяртаць асаблівую ўвагу пры высокай тэмпературы ў памяшканні. (Вы таксама можаце дадаць 10,0 мл стандартнага раствора двуххромата калію ў пустую пробу пасля тытравання і тытраваць сульфатам двухвалентнага амонія да канчатковай кропкі.)
7. Пробу вады трэба захоўваць свежай і вымяраць як мага хутчэй.
Перавагі:
Высокая дакладнасць: рэфлюкснае тытраванне - класічны метад вызначэння ХПК. Пасля доўгага перыяду распрацоўкі і праверкі яго дакладнасць атрымала шырокае прызнанне. Ён можа больш дакладна адлюстроўваць рэальнае ўтрыманне арганічных рэчываў у вадзе.
Шырокае прымяненне: гэты метад падыходзіць для розных тыпаў узораў вады, у тым ліку арганічных сцёкавых вод з высокай і нізкай канцэнтрацыяй.
Тэхнічныя характарыстыкі працы: Існуюць падрабязныя стандарты працы і працэсы, якія зручна асвоіць і ўкараніць аператарам.
Недахопы:
Працягласць: тытраванне з рэфлюксам звычайна займае некалькі гадзін, каб завяршыць вызначэнне ўзору, што, відавочна, не спрыяе сітуацыі, калі вынікі трэба атрымаць хутка.
Высокі расход рэагентаў: гэты метад патрабуе выкарыстання большай колькасці хімічных рэагентаў, што не толькі дорага, але і ў пэўнай ступені забруджвае навакольнае асяроддзе.
Складаная аперацыя: Аператар павінен валодаць пэўнымі хімічнымі ведамі і эксперыментальнымі навыкамі, інакш гэта можа паўплываць на дакладнасць вынікаў вызначэння.
2. Спектрафатаметрыя хуткага пераварвання
(I) Прынцып
У пробу дадаецца вядомая колькасць раствора біхрамату калія ў моцнай сернакіслай асяроддзі з сульфатам срэбра ў якасці каталізатара, і пасля высокатэмпературнага расшчаплення значэнне ХПК вызначаецца фотаметрычным абсталяваннем. Паколькі гэты метад мае кароткі час вызначэння, невялікае другаснае забруджванне, невялікі аб'ём рэагента і нізкі кошт, большасць лабараторый у цяперашні час выкарыстоўваюць гэты метад. Аднак гэты метад мае высокі кошт прыбора і нізкі кошт выкарыстання, які падыходзіць для працяглага выкарыстання блокаў COD.
(II) Абсталяванне
Замежная тэхніка была распрацавана раней, але цана вельмі высокая, а час вызначэння доўгі. Цана на рэагент звычайна недаступная для карыстальнікаў, а дакладнасць не вельмі высокая, таму што стандарты маніторынгу замежных прыбораў адрозніваюцца ад стандартаў маёй краіны, галоўным чынам таму, што ўзровень ачысткі вады і сістэма кіравання ў замежных краінах адрозніваюцца ад стандартаў маёй краіны краіна; метад спектрафатаметрыі хуткага стрававання ў асноўным заснаваны на агульных метадах айчынных прыбораў. Каталітычны метад хуткага вызначэння ХПК з'яўляецца стандартам рэцэптуры гэтага метаду. Ён быў вынайдзены яшчэ ў пачатку 1980-х гадоў. Пасля больш чым 30-гадовага прымянення ён стаў стандартам індустрыі аховы навакольнага асяроддзя. Айчынны прыбор 5Б знайшоў шырокае прымяненне ў навуковых даследаваннях і афіцыйным маніторынгу. Шырокае прымяненне атрымалі айчынныя прыборы дзякуючы сваёй цэнавай перавагі і своечасоваму сэрвіснаму абслугоўванню.
(III) Этапы вызначэння
Вазьміце 2,5 мл пробы—–дадайце рэагент—–пераварыце на працягу 10 хвілін—–астудзіце на працягу 2 хвілін—–выліце ў каларыметрычную чашу——дысплей абсталявання непасрэдна адлюстроўвае канцэнтрацыю ХПК пробы.
(IV) Меры засцярогі
1. У пробах вады з высокім утрыманнем хлору трэба выкарыстоўваць рэагент з высокім утрыманнем хлору.
2. Адпрацаваная вадкасць складае каля 10 мл, але яна вельмі кіслая і павінна быць сабрана і перапрацавана.
3. Пераканайцеся, што святлопранікальная паверхня кюветы чыстая.
Перавагі:
Высокая хуткасць: хуткі метад звычайна займае ад некалькіх хвілін да больш чым дзесяці хвілін, каб завяршыць вызначэнне ўзору, што вельмі падыходзіць у сітуацыях, калі вынікі неабходна атрымаць хутка.
Меншы расход рэагентаў: у параўнанні з метадам тытравання з зваротным халадзільнікам, хуткі метад выкарыстоўвае менш хімічных рэагентаў, мае меншы кошт і мае меншы ўплыў на навакольнае асяроддзе.
Лёгкае кіраванне: этапы хуткага метаду адносна простыя, і аператару не трэба валодаць занадта высокімі хімічнымі ведамі і эксперыментальнымі навыкамі.
Недахопы:
Крыху ніжэйшая дакладнасць: паколькі экспрэс-метад звычайна выкарыстоўвае некаторыя спрошчаныя хімічныя рэакцыі і метады вымярэння, яго дакладнасць можа быць крыху ніжэй, чым метад тытравання з зваротным халадзільнікам.
Абмежаваная сфера прымянення: хуткі метад у асноўным падыходзіць для вызначэння арганічных сцёкавых вод з нізкай канцэнтрацыяй. Для сцёкавых вод з высокай канцэнтрацыяй вынікі вызначэння могуць моцна паўплываць.
Уплыў фактараў перашкод: хуткі метад можа выклікаць вялікія памылкі ў некаторых асаблівых выпадках, напрыклад, калі ў пробе вады ёсць пэўныя рэчывы, якія перашкаджаюць.
Такім чынам, метад тытравання з зваротным халадзільнікам і хуткі метад маюць свае перавагі і недахопы. Які метад выбраць, залежыць ад канкрэтнага сцэнара прымянення і патрэбаў. Калі патрабуецца высокая дакладнасць і шырокае прымяненне, можна выбраць тытраванне з зваротным халадзільнікам; калі патрабуюцца хуткія вынікі або апрацоўваецца вялікая колькасць проб вады, хуткі метад з'яўляецца добрым выбарам.
Lianhua, як вытворца прыбораў для праверкі якасці вады на працягу 42 гадоў, распрацаваў 20-хвілінныСпектрафатаметрыя хуткага пераварвання CODметад. Пасля вялікай колькасці эксперыментальных параўнанняў яму ўдалося дамагчыся памылкі менш за 5%, і ён мае такія перавагі, як простая эксплуатацыя, хуткія вынікі, нізкі кошт і кароткі час.
Час публікацыі: 7 чэрвеня 2024 г
