Ý nghĩa của chỉ số COD trong hệ thống xử lý nước thải Nihophawa

COD là gì? Chemical Oxygen Demand viết tắt của nhu cầu oxy hóa học, có nghĩa là lượng oxy cần để hoàn toàn oxy hóa carbon hữu cơ thành CO2 và nước.

Trong lĩnh vực hóa học môi trường, khái niệm COD (Chemical Oxygen Demand) dùng để chỉ nhu cầu oxy hóa học là gì? Đây là một chỉ số quan trọng để đo lượng oxy có thể bị tiêu thụ bởi các phản ứng trong một dung dịch. Được biểu thị bằng khối lượng oxy tiêu thụ trên một đơn vị thể tích của dung dịch, đơn vị đo là miligam trên một lít (mg/L).

Xét nghiệm COD được sử dụng để dễ dàng định lượng chất hữu cơ trong nước. Ứng dụng phổ biến nhất của COD là định lượng chất ô nhiễm có thể oxy hóa trong nước mặt hoặc nước thải. COD cung cấp số liệu xác định ảnh hưởng của nước thải đối với đối tượng tiếp nhận, tương tự như nhu cầu oxy sinh hóa BOD. Điều này làm cho COD trở nên rất hữu ích.

Theo Wikipedia, phương pháp thứ hai để ước tính lượng oxy trong nước sau hoạt động của vi khuẩn được gọi là nhu cầu oxy hóa học. Dùng quẩn thể vi sinh vật để nhân bản số lượng tự nhiên trong một khoảng thời gian nhất định là cách thực hiện xét nghiệm BOD (nhu cầu oxy sinh học). Trong khi đó, COD sử dụng Kali dicromat hoặc Kali permanganate là các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thải ở điều kiện nhiệt độ và axit mạnh.

COD có ưu điểm là không bị ảnh hưởng bởi các chất gây ô nhiễm. Thời gian hoàn thành chỉ mất từ 2 đến 3 giờ, trong khi BOD thì cần từ 5 đến 7 ngày.

Thử nghiệm COD là hoàn toàn nhân tạo. Mặc dù vậy, nó vẫn cho ra một kết quả có thể được sử dụng để ước tính chính xác và tái tạo các tính chất cần thiết của oxy trong nước thải. Thử nghiệm COD thường được sử dụng cùng với thử nghiệm BOD để ước tính hàm lượng chất hữu cơ không phân hủy sinh học trong nước thải. Trong trường hợp các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học, giá trị COD thường khoảng 1.3 – 1.5 lần BOD.

Nếu COD cao gấp đôi BOD, có thể một phần đáng kể các chất hữu cơ trong mẫu nước không bị phân hủy bởi vi sinh vật thông thường. Một điều nhỏ nữa, nếu kết quả thử nghiệm COD vượt quá giới hạn quy định, mẫu nước này cần được bảo quản như chất thải nguy hại.

Tổng quan về COD

Cơ sở thử nghiệm COD là nơi thử nghiệm tất cả các hợp chất hữu cơ có thể được oxy hóa hoàn toàn thành Carbon dioxide, amoniac và nước bằng tác nhân oxy hóa mạnh trong điều kiện axit. Lượng oxy cần để oxy hóa các hợp chất hữu cơ thành Carbon dioxide, amoniac và nước như sau:

Được cung cấp bởi:

Công thức hóa học CnHaObNc + (n + – – c) O2 cho ra nCO2 + ( – c) H2O + cNH3.

Trong phương trình này, không có sự cần thiết của oxy vì quá trình nitrat hóa. Thay vào đó, ammoniac được oxy hóa thành nitrat.

NO3- + H3O- được tạo ra từ NH3 và 2O2.

Dicromat được sử dụng làm chất oxy hóa để đo lượng COD không bị oxy hóa của ammoniac thành nitrat. Vì vậy, quá trình nitrat hóa không được bao gồm trong quá trình xác định COD theo tiêu chuẩn.

Sử dụng Kali dicromat

Kali dicromat là một chất oxy hóa mạnh trong môi trường axit. Để đạt được môi trường axit, ta thêm axit sulfuric vào. Phản ứng giữa kali dicromat và các hợp chất hữu cơ có dạng như sau:

CnHaObNc = dCr2O72- + (8d + c) H+ dẫn đến H2O + cNH4+ + 2dCr3+.

D = + – – được thể hiện bởi một chuỗi các ký hiệu “+ – -“.

Dung dịch Kali dicromat 0.25 N thường được sử dụng để đo COD. Tuy nhiên, khi COD của mẫu dưới 50 mg/L, ta ưu tiên sử dụng nồng độ Kali dicromat thấp hơn. Khi oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, Kali dicromat sẽ bị khử thành Cr3+. Lượng Cr3+ được xác định sau quá trình oxy hóa và được sử dụng để đo hàm lượng hữu cơ của mẫu nước.

Đo lường lượng dư thừa

Để hoàn toàn oxy hóa tất cả các chất hữu cơ, cần sử dụng một lượng kali dicromat hoặc bất kỳ chất oxy hóa nào khác. Sau khi quá trình oxy hóa hoàn tất, cần đo lượng kali dicromat còn dư để xác định chính xác lượng Cr3+.

Để thực hiện điều này, Kali dicromat thừa được chuẩn hóa nồng độ bằng sắt ammonium sulfate FAS cho đến khi tất cả các chất oxy hóa thừa đã được giảm xuống Cr3+.

Thông thường, ferroin thường được thêm vào trong bước chuẩn hóa nồng độ để chỉ thị quá trình oxy hóa khử. Khi tất cả các dicromat dư thừa được giảm, màu của chỉ thị ferroin chuyển từ xanh lam sang nâu đỏ. Lượng ammonium sulfate được thêm vào tương đương với lượng Kali dicromat dư trong mẫu ban đầu.

Chất chỉ thị ferroin có màu đỏ tươi, nhưng khi được thêm vào mẫu chứa Kali dicromat, nó sẽ chuyển sang màu xanh lục.

Trong quá trình chuẩn hóa nồng độ, màu của chất chỉ thị thay đổi từ xanh lục thành xanh lam sáng trước khi chuyển sang màu nâu đỏ. Khi bị oxy hóa, chất chỉ thị ferroin chuyển từ màu nâu đỏ sang xanh nhạt.

Chuẩn bị chất chỉ thị Ferroin

Chuẩn bị một dung dịch chứa 1.485g 1.10-phenanthroline monohydrate và 695mg FeSO4.7H2O trong nước cất. Sau đó, pha loãng dung dịch màu đỏ thu được thành 100ml.

Tính toán:.

Tính COD theo công thức sau: COD =.

Trong đó, b đại diện cho thể tích FAS được sử dụng trong mẫu trống. S là thể tích FAS ở mẫu ban đầu và n là quy tắc của FAS. Nếu sử dụng đơn vị mm để đo thể tích, kết quả tính toán COD sẽ được biểu diễn theo đơn vị mg/L.

COD được ước tính từ nồng độ của chất oxi hóa trong mẫu dựa trên phản ứng hóa học với oxy để tạo ra CO2 (giả sử tất cả canxi chuyển thành CO2), H2O với tất cả hydro được hợp thành H2O và NH3 với tất cả nitơ chuyển thành NH3. Công thức được mô tả như sau:

COD = (C/FW) . ( RMO).32. → COD = (C/FW) x ( RMO).32.

Có:.

Trong mẫu, C đại diện cho nồng độ hợp chất oxy hóa.

Trọng lượng công thức của hợp chất oxy hóa trong mẫu được ký hiệu là FW.

RMO là tỷ lệ số mol oxy so với số mol hợp chất oxy hóa trong quá trình phản ứng với CO2, nước và ammoniac.

Một ví dụ khác là phản ứng của C6H5OH và 7O2 tạo ra 6CO2 và 3H2O.

COD = (500/94) * 7 * 32 = 1191 Wppm.

Nhiễu vô cơ

Có một số loại nước chứa nhiều chất vô cơ oxy hóa mà có thể làm khó khăn trong việc xác định COD. Trong số đó, clorua là nguồn gây nhiễu nghiêm trọng nhất do nồng độ cao trong hầu hết nước thải. Phản ứng với Kali dicromat được mô tả như sau:

6 ion clo (Cl-) cộng với 1 ion dung dịch Cr2O72- và 14 ion proton (H+) tạo thành 3 phân tử clo (Cl2), 2 ion Cr3+ và 7 phân tử nước (H2O).

Sulfat thủy ngân nên được áp dụng trước khi thử các loại thuốc khác để loại bỏ nhiễu clorua.

Có một số chất vô cơ khác gây nhiễu như Nitrite, sắt và sulfua. Nitrite có thể được khử nhiễu bằng axit sulfamic. Kết quả thu được là khí N2.

Kết luận về khái niệm và ý nghĩa COD là gì?

Trong suốt một thời gian dài, KMnO4 – một chất oxy hóa mạnh – đã được sử dụng để đo lượng oxy hóa hóa học (COD). Cách đo này đo lượng oxy tiêu thụ từ permanganate chứ không phải lượng oxy cần thiết cho các chất hữu cơ. KMnO4 đã cho thấy hiệu quả trong việc oxy hóa các hợp chất hữu cơ khác nhau.

Trong nhiều trường hợp, nhu cầu oxy sinh hóa BOD thường cao hơn rất nhiều so với COD. Điều này cho thấy Kali permanganate không thể oxy hóa tất cả các hợp chất hữu cơ trong nước một cách hiệu quả. Điều này làm cho nó trở thành một tác nhân oxy hóa tương đối kém để xác định COD.

Các chất oxy hóa khác như Ceric sulphate, Kali iodate và Kali dicromat đã được sử dụng để thay thế trong việc xác định COD. Trong số đó, Kali Dicromat K2Cr2O7 được chứng minh là hiệu quả nhất. Đặc biệt, nó có giá thành tương đối rẻ, dễ tinh chế và có khả năng oxy hóa gần như hoàn toàn các hợp chất hữu cơ.

Trong các phương pháp này, khi có lượng chất oxy hóa vượt quá thể tích cố định được thêm vào mẫu dung dịch để phân tích, sau khi phân hủy hồi lưu, nồng độ ban đầu của các chất hữu cơ trong mẫu được tính bằng cách chuẩn hóa nồng độ hoặc đo quang phổ của chất oxy hóa còn lại trong mẫu.

Bài viết COD là gì của đội ngũ kỹ thuật viên Nihophawa hy vọng sẽ giải đáp thắc mắc của các bạn về COD. Đây là một chỉ số vô cùng quan trọng trong quá trình phân tích và xử lý nước thải. Nếu quý khách có nhu cầu lắp đặt và thi công hệ thống xử lý nước thải y tế, hãy để lại số điện thoại, chúng tôi sẽ tư vấn trực tiếp.