Phân tích chỉ tiêu COD

Bài 8: NHU CẦU OXY HÓA HỌC

(CHEMICAL OXYGEN DEMAND)

I. ĐẠI CƯƠNG
1. Ý nghĩa môi trường
COD là một trong những chỉ tiêu đặc trưng dùng để kiểm tra ô nhiễm của nguồn nước thải và nước mặt, đặc biệt là các công trình xử lý nước thải.

2. Nguyên tắc
Hầu hết tất cả các chất hữu cơ đều bị phân hủy khi đun sôi trong hỗn hợp cromic và acid sulfuric:

Lượng potassium dicromate biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trong mẫu. Lượng dicromate dư sẽ được định phân bằng dung dịch Fe(NH4)2(SO4)3 và lượng chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tính ra bằng lượng oxy tương đương qua Cr2O72- bị khử, lượng oxy tương đương này chính là COD.

3. Các ảnh hưởng
Các hợp chất béo thẳng, hydrocarbon nhân thơm và pycrdine không bị oxy hóa, mặc dù phương pháp này gần như oxy hóa chất hữu cơ hoàn toàn hơn so với phương pháp dùng potassium permanganate. Các hợp chất béo mạch thẳng bị oxy hóa dễ dàng hơn khi thêm Ag2SO4 vào làm chất xúc tác, nhưng bạc dễ phản ứng với các ion họ halogen tạo kết tủa và chất này cũng có thể bị oxy hóa một phần.
Khi có kết tủa halogen, trở ngại này có thể vượt qua bằng cách tạo phức với Hg hòa tan trong dung dịch. Mặc dù 1 g HgSO¬4 cần cho 50 ml mẫu tương ứng với tỷ lệ HgSO4 : Cl là 10 : 1 trước khi đun một lượng nhỏ hơn HgSO4 có thể sử dụng khi mẫu có hàm lượng Cl- nhỏ hơn 2.000 mg/l.
Nitrite cũng gây ảnh hưởng đến việc xác định COD, nhưng ảnh hưởng này không thường xuyên và cũng không đáng kể, nên có thể bỏ qua.

II. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT
1. Dụng cụ và thiết bị
- Pipet 25 ml
- Ống đong 100 ml
- Buret 25 ml
- Ống nghiệm có nút vặn kích thước xem bảng 2.1
- Bình cầu cổ mài 100 ml
- Hệ thống chưng cất hoàn lưu
- Erlen 125 ml, 50 ml
- Tủ sấy
2. Hóa chất
a. Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,0167M: hòa tan 4,9226 g K2Cr2O7 (sấy ở 1050C trong 2 giờ) trong 500 ml nước cất, thêm vào 167 ml H2SO4 đậm đặc và 33,3 g HgSO4 khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1.000 ml.
b. Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,00471M: hòa tan 1,3884 g K2Cr2O7 (sấy ở 1050C trong 2 giờ) trong nước cất và định mức thành 1.000 ml
c. Acid sulfuric (sulfuric acid reagent): cân 5,5 g Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc (1 lít = 1,84 kg), để 1-2 ngày cho hòa tan hoàn toàn Ag2SO4.
d. Chỉ thị màu feroin: hòa tan hoàn toàn 1,485 g 1-10 phenanthroline monohydrate và thêm 0,695 g FeSO4.7H20 trong nước cất và định mức thành 100 ml (khi hai chất này trộn lẫn với nhau thì dung dịch chỉ thị sẽ tan hoàn toàn và có màu đỏ).
e. Dung dịch ferrous ammonium slufate (FAS) 0,10M: hòa tan 39,2 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong một ít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1 lít.
f. Dung dịch ferrous ammonium slufate (FAS) 0,025M: hòa tan 9,8 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong một ít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1 lít.
g. Sulfamic acid: sử dụng nếu như ảnh hưởng của nitrite đáng kể.
h. Dung dịch potassium hydrogen phthalate chuẩn (KHP): hòa tan 425 mg potassium hydrogen phthalate (HOOCC6COOK) sấy khô ở nhiệt độ 1200C trong 2 giờ thêm nước cất thành 1 lít. Dung dịch này (KHP) có COD = 1,176 mg O2/mg hay 500 mg O2/ml. Dung dịch này trữ lạnh và ổn định trong 3 tháng. Định phân FAS: chọn thể tích mẫu và hóa chất sử dụng theo bảng sau:

TỈ LỆ THỂ TÍCH MẪU VÀ HÓA CHẤT DÙNG TRONG PHÂN TÍCH COD

Với C (FAS) là nồng độ của FAS đã dùng để định phân.

III. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1. Phương pháp đun kín (với mẫu COD > 50 mg/l)

a. Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H¬¬2SO4 20% trước khi sử dụng. Chọn thể tích mẫu và thể tích hóa chất dùng tương ứng theo bảng 2.1.

b. Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 0,0167M vào cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào bằng cách cho acid chảy dọc thành bên trong của ống nghiệm. Đậy nút vặn ngay, lắc kỹ nhiều lần (cẩn thận vì phản ứng phát nhiệt), đặt ống nghiệm vào rổ inox và cho vào lò sấy 1500C trong 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, cho dung dịch vào erlen thêm 0,05 – 0,1 ml (1 – 2 giọt) chỉ thị feroin và định phân bằng FAS 0,10M. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ lợt.

c. Làm hai mẫu trắng với nước cất (mẫu 0 và mẫu B).

2. Phương pháp đun (với mẫu có COD < 50 mg/l)

Lấy 50 hoặc 100 ml cho vào bình cầu nút mài thêm 1 g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5,0 ml H2SO4 reagent đậy kín và lắc đều cho HgSO4 tan ra (nên đặc trong môi trường lạnh tránh để những chất hữu cơ có thể bay hơi). Thêm 25,0 ml K2Cr2O7 0,00417M vào lắc đều, sau đó nối với hệ thống đun hoàn lưu, thêm 70 ml H2SO4 reagent còn lại qua phễu của của hệ thống hoàn lưu, lắc đều. Đun hoàn lưu trong hai giờ, để nguội và rửa ống hoàn lưu bằng nước cất, để nguội ở nhiệt độ phòng. Sau đó định phân lượng K2Cr2O7 thừa bằng FAS 0,025M với 0,10 – 0,15 ml (2 –3 giọt) chỉ thị màu feroin, dứt điểm dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu nâu đỏ lợt.

Ghi chú:

- Phương pháp đun kín dùng K2Cr2O7 0,0167M và FAS 0,1M

- Phương pháp đun hàn lưu dùng K2Cr2O7 0,00417M và FAS 0,025M

IV. TÍNH TOÁN

Phương pháp đun kín và phương pháp đun hoàn lưu đều cùng tính trên một công thức sau: