Kebutuhan oksigen kimia disebut juga kebutuhan oksigen kimia (chemicaloxygen demand), disebut COD. Ini adalah penggunaan oksidan kimia (seperti kalium permanganat) untuk mengoksidasi dan menguraikan zat yang dapat teroksidasi dalam air (seperti bahan organik, nitrit, garam besi, sulfida, dll.), dan kemudian menghitung konsumsi oksigen berdasarkan jumlah sisa. oksidan. Seperti kebutuhan oksigen biokimia (BOD), ini merupakan indikator penting pencemaran air. Satuan COD adalah ppm atau mg/L. Semakin kecil nilainya maka semakin ringan pencemaran airnya.
Zat pereduksi yang terdapat dalam air antara lain berbagai bahan organik, nitrit, sulfida, garam besi, dll. Namun yang utama adalah bahan organik. Oleh karena itu, kebutuhan oksigen kimia (COD) sering digunakan sebagai indikator untuk mengukur jumlah bahan organik dalam air. Semakin besar kebutuhan oksigen kimia, semakin serius pencemaran air oleh bahan organik. Penentuan kebutuhan oksigen kimia (COD) bervariasi tergantung pada penentuan zat pereduksi dalam sampel air dan metode penentuannya. Metode yang paling umum digunakan saat ini adalah metode oksidasi asam kalium permanganat dan metode oksidasi kalium dikromat. Metode kalium permanganat (KMnO4) memiliki laju oksidasi yang rendah, namun relatif sederhana. Hal ini dapat digunakan untuk menentukan nilai komparatif relatif kandungan organik dalam sampel air dan sampel air permukaan bersih dan air tanah. Metode kalium dikromat (K2Cr2O7) memiliki laju oksidasi yang tinggi dan reproduktifitas yang baik. Sangat cocok untuk menentukan jumlah total bahan organik dalam sampel air dalam pemantauan air limbah.
Bahan organik sangat berbahaya bagi sistem air industri. Air yang mengandung bahan organik dalam jumlah besar akan mencemari resin penukar ion ketika melewati sistem desalinasi, terutama resin penukar anion, sehingga akan menurunkan kapasitas pertukaran resin. Bahan organik dapat dikurangi sekitar 50% setelah perlakuan awal (koagulasi, klarifikasi dan filtrasi), namun tidak dapat dihilangkan dalam sistem desalinasi, sehingga sering dibawa ke dalam boiler melalui air umpan, sehingga menurunkan nilai pH boiler. air. Kadang-kadang bahan organik juga dapat dibawa ke dalam sistem uap dan air kondensat, yang akan menurunkan pH dan menyebabkan korosi sistem. Kandungan bahan organik yang tinggi dalam sistem sirkulasi air akan mendorong reproduksi mikroba. Oleh karena itu, baik untuk desalinasi, air boiler, atau sistem air sirkulasi, semakin rendah CODnya, semakin baik, namun tidak ada indeks pembatas yang seragam. Ketika COD (metode KMnO4) > 5mg/L dalam sistem sirkulasi air pendingin, kualitas air mulai menurun.
Kebutuhan oksigen kimiawi (COD) merupakan indikator pengukuran seberapa kaya air akan bahan organik, dan juga merupakan salah satu indikator penting untuk mengukur tingkat pencemaran air. Dengan berkembangnya industrialisasi dan peningkatan populasi, perairan menjadi semakin tercemar, dan perkembangan deteksi COD secara bertahap meningkat.
Asal usul deteksi COD dapat ditelusuri kembali ke tahun 1850-an, ketika masalah pencemaran air telah menarik perhatian masyarakat. Awalnya COD digunakan sebagai indikator asam minuman untuk mengukur konsentrasi bahan organik dalam minuman. Namun karena metode pengukuran yang lengkap pada saat itu belum dapat ditetapkan, maka terjadi kesalahan yang besar dalam hasil penentuan COD.
Pada awal abad ke-20, seiring dengan kemajuan metode analisis kimia modern, metode deteksi COD secara bertahap ditingkatkan. Pada tahun 1918, ahli kimia Jerman Hasse mendefinisikan COD sebagai jumlah total bahan organik yang dikonsumsi melalui oksidasi dalam larutan asam. Selanjutnya ia mengusulkan metode penentuan COD baru, yaitu menggunakan larutan kromium dioksida konsentrasi tinggi sebagai oksidan. Metode ini secara efektif dapat mengoksidasi bahan organik menjadi karbon dioksida dan air, serta mengukur konsumsi oksidan dalam larutan sebelum dan sesudah oksidasi untuk menentukan nilai COD.
Namun, kelemahan metode ini perlahan-lahan mulai terlihat. Pertama, persiapan dan pengoperasian reagen relatif rumit, sehingga meningkatkan kesulitan dan memakan waktu percobaan. Kedua, larutan kromium dioksida konsentrasi tinggi berbahaya bagi lingkungan dan tidak kondusif untuk penerapan praktis. Oleh karena itu, penelitian selanjutnya secara bertahap mencari metode penentuan COD yang lebih sederhana dan akurat.
Pada tahun 1950-an, ahli kimia Belanda Friis menemukan metode penentuan COD baru, yang menggunakan asam persulfat konsentrasi tinggi sebagai oksidan. Metode ini mudah dioperasikan dan memiliki akurasi tinggi, yang sangat meningkatkan efisiensi pendeteksian COD. Namun penggunaan asam persulfat juga memiliki bahaya keamanan tertentu, sehingga tetap perlu memperhatikan keselamatan pengoperasiannya.
Selanjutnya, dengan pesatnya perkembangan teknologi instrumentasi, metode penentuan COD secara bertahap mencapai otomatisasi dan kecerdasan. Pada tahun 1970-an, penganalisis otomatis COD pertama muncul, yang dapat mewujudkan pemrosesan dan pendeteksian sampel air secara otomatis. Instrumen ini tidak hanya meningkatkan akurasi dan stabilitas penentuan COD, namun juga sangat meningkatkan efisiensi kerja.
Dengan meningkatnya kesadaran lingkungan dan peningkatan persyaratan peraturan, metode deteksi COD juga terus dioptimalkan. Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan teknologi fotolistrik, metode elektrokimia dan teknologi biosensor telah mendorong inovasi teknologi pendeteksi COD. Misalnya, teknologi fotolistrik dapat menentukan kandungan COD dalam sampel air melalui perubahan sinyal fotolistrik, dengan waktu deteksi yang lebih singkat dan pengoperasian yang lebih sederhana. Metode elektrokimia menggunakan sensor elektrokimia untuk mengukur nilai COD yang memiliki keunggulan sensitivitas tinggi, respon cepat dan tidak memerlukan reagen. Teknologi biosensor menggunakan bahan biologis untuk mendeteksi bahan organik secara spesifik, sehingga meningkatkan akurasi dan spesifisitas penentuan COD.
Metode deteksi COD telah mengalami proses pengembangan dari analisis kimia tradisional hingga instrumentasi modern, teknologi fotolistrik, metode elektrokimia, dan teknologi biosensor dalam beberapa dekade terakhir. Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta meningkatnya permintaan, teknologi pendeteksi COD terus ditingkatkan dan diinovasi. Di masa depan, dapat diperkirakan bahwa dengan semakin banyaknya perhatian masyarakat terhadap masalah pencemaran lingkungan, teknologi pendeteksi COD akan semakin berkembang dan menjadi metode pendeteksian kualitas air yang lebih cepat, akurat, dan andal.
Saat ini, laboratorium terutama menggunakan dua metode berikut untuk mendeteksi COD.
1. Metode penentuan COD
Metode standar kalium dikromat, juga dikenal sebagai metode refluks (Standar Nasional Republik Rakyat Tiongkok)
(I) Prinsip
Tambahkan sejumlah kalium dikromat dan katalis perak sulfat ke dalam sampel air, panaskan dan refluks selama jangka waktu tertentu dalam media asam kuat, sebagian kalium dikromat direduksi oleh zat yang dapat teroksidasi dalam sampel air, dan sisanya kalium dikromat dititrasi dengan amonium besi sulfat. Nilai COD dihitung berdasarkan jumlah kalium dikromat yang dikonsumsi.
Sejak standar ini dirumuskan pada tahun 1989, terdapat banyak kelemahan dalam mengukurnya dengan standar saat ini:
1. Membutuhkan terlalu banyak waktu, dan setiap sampel perlu direfluks selama 2 jam;
2. Peralatan refluks menempati ruang yang besar, sehingga menyulitkan penentuan batch;
3. Biaya analisisnya tinggi, terutama untuk perak sulfat;
4. Selama proses penentuan, limbah air refluks sangat luar biasa;
5. Garam merkuri yang beracun rentan terhadap polusi sekunder;
6. Jumlah reagen yang digunakan banyak, dan biaya bahan habis pakai tinggi;
7. Proses tesnya rumit dan tidak cocok untuk promosi.
(II) Peralatan
1. Perangkat refluks serba kaca 250mL
2. Alat pemanas (tungku listrik)
3. Buret asam 25mL atau 50mL, labu berbentuk kerucut, pipet, labu ukur, dll.
(III) Reagen
1. Larutan standar kalium dikromat (c1/6K2Cr2O7=0,2500mol/L)
2. Larutan indikator ferosianat
3. Larutan standar amonium ferrous sulfate [c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L] (kalibrasi sebelum digunakan)
4. Larutan asam sulfat-perak sulfat
Metode standar kalium dikromat
(IV) Langkah-langkah penentuan
Kalibrasi amonium besi sulfat: Pipet 10,00 mL larutan standar kalium dikromat secara akurat ke dalam labu berbentuk kerucut 500 mL, encerkan hingga sekitar 110 mL dengan air, tambahkan perlahan 30 mL asam sulfat pekat, dan kocok rata. Setelah dingin, tambahkan 3 tetes larutan indikator ferrocyanate (sekitar 0,15mL) dan titrasi dengan larutan amonium ferrous sulfate. Titik akhirnya adalah ketika warna larutan berubah dari kuning menjadi biru kehijauan hingga coklat kemerahan.
(V) Tekad
Ambil 20mL sampel air (bila perlu kurangi dan tambahkan air hingga 20 atau encerkan sebelum diambil), tambahkan 10mL kalium dikromat, pasang alat refluks, lalu tambahkan 30mL asam sulfat dan perak sulfat, panaskan dan refluks selama 2 jam . Setelah dingin, bilas dinding tabung kondensor dengan 90,00 mL air dan keluarkan labu berbentuk kerucut. Setelah larutan didinginkan kembali, tambahkan 3 tetes larutan indikator asam besi dan titrasi dengan larutan standar amonium besi sulfat. Warna larutan berubah dari kuning menjadi biru kehijauan hingga coklat kemerahan yang merupakan titik akhir. Catat jumlah larutan standar amonium ferrous sulfate. Saat mengukur sampel air, ambil 20,00 mL air sulingan dan lakukan percobaan blanko sesuai dengan langkah pengoperasian yang sama. Catat jumlah larutan standar amonium ferro sulfat yang digunakan dalam titrasi blanko.
Metode standar kalium dikromat
(VI) Perhitungan
CODCr(O2, mg/L)=[8×1000(V0-V1)·C]/V
(VII) Tindakan Pencegahan
1. Jumlah maksimum ion klorida yang dikomplekskan dengan 0,4g merkuri sulfat dapat mencapai 40mg. Jika sampel air diambil 20,00mL, konsentrasi ion klorida maksimum 2000mg/L dapat dikomplekskan. Jika konsentrasi ion klorida rendah, sejumlah kecil merkuri sulfat dapat ditambahkan untuk mempertahankan merkuri sulfat: ion klorida = 10:1 (B/B). Jika sejumlah kecil merkuri klorida mengendap, hal ini tidak mempengaruhi penentuan.
2. Kisaran COD yang ditentukan dengan metode ini adalah 50-500mg/L. Untuk sampel air dengan kebutuhan oksigen kimia kurang dari 50mg/L, sebaiknya digunakan larutan standar kalium dikromat 0,0250mol/L. Larutan standar amonium ferrous sulfate 0,01mol/L harus digunakan untuk titrasi balik. Untuk sampel air dengan COD lebih besar dari 500mg/L, encerkan sebelum penentuan.
3. Setelah sampel air dipanaskan dan direfluks, jumlah sisa kalium dikromat dalam larutan harus 1/5-4/5 dari jumlah yang ditambahkan.
4. Saat menggunakan larutan standar kalium hidrogen ftalat untuk memeriksa kualitas dan teknologi pengoperasian reagen, karena CODCr teoritis setiap gram kalium hidrogen ftalat adalah 1,176g, 0,4251g kalium hidrogen ftalat (HOOCC6H4COOK) dilarutkan dalam air sulingan, dipindahkan ke dalam labu ukur 1000mL, dan diencerkan sampai tanda batas dengan air suling untuk menjadikannya larutan standar CODcr 500mg/L. Siapkan segar saat digunakan.
5. Hasil penetapan CODCr harus mempertahankan empat angka penting.
6. Selama setiap percobaan, larutan titrasi standar amonium ferrous sulfate harus dikalibrasi, dan perubahan konsentrasi harus mendapat perhatian khusus ketika suhu ruangan tinggi. (Anda juga dapat menambahkan 10,0 ml larutan standar kalium dikromat ke blanko setelah titrasi dan titrasi dengan amonium besi sulfat sampai titik akhir.)
7. Sampel air harus tetap segar dan diukur sesegera mungkin.
Keuntungan:
Akurasi tinggi: Titrasi refluks adalah metode penentuan COD klasik. Setelah sekian lama pengembangan dan verifikasi, keakuratannya telah diakui secara luas. Ini dapat lebih akurat mencerminkan kandungan bahan organik sebenarnya di dalam air.
Aplikasi luas: Metode ini cocok untuk berbagai jenis sampel air, termasuk air limbah organik konsentrasi tinggi dan konsentrasi rendah.
Spesifikasi operasi: Terdapat standar dan proses operasi terperinci, yang mudah dikuasai dan diterapkan oleh operator.
Kekurangan:
Memakan waktu: Titrasi refluks biasanya memerlukan waktu beberapa jam untuk menyelesaikan penentuan sampel, yang jelas tidak mendukung situasi di mana hasil harus diperoleh dengan cepat.
Konsumsi reagen yang tinggi: Metode ini memerlukan penggunaan lebih banyak reagen kimia, yang tidak hanya mahal, tetapi juga mencemari lingkungan sampai batas tertentu.
Operasi yang kompleks: Operator harus memiliki pengetahuan kimia dan keterampilan eksperimental tertentu, jika tidak maka dapat mempengaruhi keakuratan hasil penentuan.
2. Spektrofotometri pencernaan cepat
(I) Prinsip
Sampel ditambahkan dengan larutan kalium dikromat dalam jumlah yang diketahui, dalam media asam sulfat kuat, dengan perak sulfat sebagai katalis, dan setelah pencernaan suhu tinggi, nilai COD ditentukan dengan peralatan fotometri. Karena metode ini memiliki waktu penentuan yang singkat, polusi sekunder yang kecil, volume reagen yang kecil dan biaya yang rendah, sebagian besar laboratorium saat ini menggunakan metode ini. Namun metode ini memiliki biaya instrumen yang tinggi dan biaya penggunaan yang rendah sehingga cocok untuk penggunaan unit COD dalam jangka panjang.
(II) Peralatan
Peralatan luar negeri sudah dikembangkan lebih awal, tetapi harganya sangat tinggi, dan waktu penentuannya lama. Harga reagen umumnya tidak terjangkau bagi pengguna, dan keakuratannya tidak terlalu tinggi, karena standar pemantauan instrumen asing berbeda dengan di negara saya, terutama karena tingkat pengolahan dan sistem pengelolaan air di negara asing berbeda dengan negara saya. negara; metode spektrofotometri pencernaan cepat terutama didasarkan pada metode umum instrumen rumah tangga. Penentuan cepat katalitik metode COD merupakan standar formulasi metode ini. Itu ditemukan pada awal tahun 1980-an. Setelah lebih dari 30 tahun penerapannya, ini telah menjadi standar industri perlindungan lingkungan. Instrumen 5B dalam negeri telah banyak digunakan dalam penelitian ilmiah dan pemantauan resmi. Instrumen dalam negeri telah banyak digunakan karena keunggulan harga dan layanan purna jual yang tepat waktu.
(III) Langkah-langkah penentuan
Ambil 2,5 ml sampel—–tambahkan reagen—–cerna selama 10 menit—–dinginkan selama 2 menit—–tuangkan ke dalam cawan kolorimetri—–tampilan peralatan langsung menampilkan konsentrasi COD sampel.
(IV) Tindakan Pencegahan
1. Sampel air dengan kandungan klorin tinggi harus menggunakan reagen dengan kandungan klorin tinggi.
2. Cairan limbah berukuran sekitar 10ml, tetapi sangat asam sehingga harus dikumpulkan dan diolah.
3. Pastikan permukaan kuvet yang memancarkan cahaya bersih.
Keuntungan:
Kecepatan cepat: Metode cepat biasanya hanya membutuhkan waktu beberapa menit hingga lebih dari sepuluh menit untuk menyelesaikan penentuan suatu sampel, yang sangat cocok untuk situasi di mana hasil perlu diperoleh dengan cepat.
Konsumsi reagen yang lebih sedikit: Dibandingkan dengan metode titrasi refluks, metode cepat menggunakan lebih sedikit reagen kimia, biaya lebih rendah, dan dampak terhadap lingkungan lebih kecil.
Pengoperasian yang mudah: Langkah-langkah pengoperasian metode cepat relatif sederhana, dan operator tidak perlu memiliki pengetahuan kimia dan keterampilan eksperimental yang terlalu tinggi.
Kekurangan:
Akurasi sedikit lebih rendah: Karena metode cepat biasanya menggunakan beberapa reaksi kimia dan metode pengukuran yang disederhanakan, akurasinya mungkin sedikit lebih rendah dibandingkan metode titrasi refluks.
Cakupan aplikasi yang terbatas: Metode cepat terutama cocok untuk penentuan air limbah organik dengan konsentrasi rendah. Untuk air limbah dengan konsentrasi tinggi, hasil penentuannya mungkin sangat terpengaruh.
Dipengaruhi oleh faktor interferensi: Metode cepat dapat menghasilkan kesalahan besar dalam beberapa kasus khusus, seperti ketika terdapat zat pengganggu tertentu dalam sampel air.
Ringkasnya, metode titrasi refluks dan metode cepat masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Metode mana yang dipilih bergantung pada skenario aplikasi dan kebutuhan spesifik. Jika diperlukan presisi tinggi dan penerapan luas, titrasi refluks dapat dipilih; bila diperlukan hasil yang cepat atau sampel air yang diproses dalam jumlah besar, metode cepat adalah pilihan yang baik.
Lianhua, sebagai produsen alat uji kualitas air selama 42 tahun, telah mengembangkan 20 menitSpektrofotometri destruksi cepat CODmetode. Setelah melakukan perbandingan eksperimental dalam jumlah besar, kesalahannya kurang dari 5%, dan memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana, hasil yang cepat, biaya rendah, dan waktu yang singkat.
Waktu posting: 07 Juni 2024
