Leitfaden zur Prüfung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB)

Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist eine kritische Messung der Abfallbehandlung in allen Bereichen, von kommunalen Systemen bis hin zu Abfallströmen bei der Lebensmittelherstellung.

Die richtige Durchführung von CSB-Tests ist wichtig für die Bestimmung der Wirksamkeit der Abwasserbehandlung und kann bei der Diagnose von Problemen bei der Behandlung helfen. In diesem Blog erfahren Sie, was der chemische Sauerstoffbedarf ist, wie Sie ihn testen und wie Sie die beste Ausrüstung für Ihre Tests erhalten.

1. Was ist KABELJAU?
2. Die Bedeutung von KABELJAU
3. Wie misst man KABELJAU
4. „Also, was brauche ich, um mit dem Testen zu beginnen?“

Was ist der chemische Sauerstoffbedarf?

Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist eine indirekte Messung der Menge an organischem Material in einer Probe. Mit diesem Test können Sie praktisch alle organischen Verbindungen messen, die mit einem Aufschlussreagenz verdaut werden können.COD steht im Gegensatz zum biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB), der auf der Verwendung von Mikroorganismen beruht, um das organische Material in der Probe durch aerobe Atmung im Laufe einer festgelegten Inkubationszeit (typischerweise fünf Tage) abzubauen.

BSB und CSB korrelieren in praktisch allen Proben miteinander, aber BSB ist immer niedriger als CSB, da der biochemische Abbau von organischen Stoffen oft nicht so vollständig ist wie die chemische Methode.

Bedeutung des chemischen Sauerstoffbedarfs

BSB und CSB sind als Messgeräte für organische Stoffe in einer Probe im Abwasser entscheidend für die Bestimmung der Abfallmenge im Wasser. Abfälle, die reich an organischer Substanz sind, müssen behandelt werden, um die Menge an organischem Abfall zu reduzieren, bevor sie in Vorgewässer eingeleitet werden.

Wenn Wasseraufbereitungsanlagen den organischen Gehalt des Abwassers nicht reduzieren, bevor es in das natürliche Wasser gelangt, verbrauchen Mikroben im aufnehmenden Wasser die organische Substanz.

Infolgedessen verbrauchen diese Mikroben auch den Sauerstoff im Vorlaufwasser als Teil des Abbaus organischer Abfälle. Dieser Sauerstoffmangel zusammen mit nährstoffreichen Bedingungen wird als Eutrophierung bezeichnet, ein Zustand des natürlichen Wassers, der zum Tod von Tieren führen kann.

Abwasseranlagen reduzieren CSB und BSB, indem sie dieselben Mikroben unter kontrollierten Bedingungen verwenden. Diese Einrichtungen belüften Kammern, in die spezialisierte Bakterien injiziert werden, die die organische Substanz in einer Umgebung abbauen können, die das natürliche Wasser nicht schädigt. Eine Verringerung des BSB wird in diesen Einrichtungen als Maßstab für die Wirksamkeit der Behandlung verwendet.

Da ein BSB-Test fünf Tage dauert, wird CSB verwendet, um den Behandlungsprozess im täglichen Betrieb zu überwachen. Der CSB-Test dauert nur wenige Stunden.

Wenn BSB immer verwendet würde, müsste behandeltes Abwasser aufbewahrt werden, und ein Problem mit dem Behandlungsprozess würde erst fünf Tage später erkannt! Dies würde bedeuten, dass das Abwasser zurückgehalten werden müsste, bis die Ergebnisse überprüft werden können.

Hanna Tipp: Aufgrund der Testgeschwindigkeit stellen Einrichtungen normalerweise eine Korrelation zwischen BSB und CSB her und führen BSB nur gelegentlich aus. Wenden Sie sich jedoch unbedingt an Ihre örtliche Aufsichtsbehörde, um detaillierte Informationen zu BSB- und CSB-Testregimen zu erhalten.

Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs

Wie bereits erwähnt, misst CSB organische Stoffe mit einem chemischen Oxidationsmittel. Es ist wichtig, dass ein ausreichend starkes Oxidationsmittel verwendet wird, um mit praktisch allen organischen Materialien in der Probe zu reagieren. Historisch, Kaliumpermanganat erfüllte diese Rolle, Es wurde jedoch festgestellt, dass es in seiner Fähigkeit, alle organischen Stoffe in einer Vielzahl von Abfallproben zu oxidieren, inkonsistent ist.Derzeit verwenden die meisten CSB-Tests Kaliumdichromat als Oxidationsmittel. Kaliumdichromat ist ein sechswertiges Chromsalz, das eine leuchtend orange Farbe hat und ein sehr starkes Oxidationsmittel ist. Zwischen 95-100% des organischen Materials können durch Dichromat oxidiert werden. Sobald Dichromat eine Substanz oxidiert, wird sie in eine dreiwertige Form von Chrom umgewandelt, die eine mattgrüne Farbe hat.

Der Aufschluss wird an den Proben mit einer festgelegten Menge des Oxidationsmittels, Schwefelsäure und Wärme (150 ° C) durchgeführt. Zur Unterdrückung von Störungen und zur Katalyse des Aufschlusses sind in der Regel Metallsalze enthalten. Die Verdauung dauert in der Regel zwei Stunden.

Während des Aufschlusses ist es notwendig, überschüssiges Oxidationsmittel zu haben; Dies gewährleistet eine vollständige Oxidation der Probe. Daher ist es wichtig, die Menge an überschüssigem Oxidationsmittel zu bestimmen. Die beiden gebräuchlichsten Methoden hierfür sind Titration und Kolorimetrie.

Titrimetrische Methode von CSB

Bei der Titrationsmethode zur Bestimmung von CSB wird das überschüssige Dichromat mit einem Reduktionsmittel, Eisenammoniumsulfat, umgesetzt. Durch langsame Zugabe des Eisen-Ammoniumsulfats (FAS) wird das überschüssige Dichromat in seine dreiwertige Form überführt.

Sobald das gesamte überschüssige Dichromat reagiert, ist ein Äquivalenzpunkt erreicht. Dieser Punkt bedeutet, dass die Menge an Eisenammoniumsulfat, die Sie hinzugefügt haben, der Menge an überschüssigem Dichromat entspricht. Farbindikatoren können diesen Endpunkt ebenfalls signalisieren, der Prozess kann jedoch mit einem potentiometrischen Indikator (wie einer Elektrode) automatisiert werden.

Danach können Sie berechnen, wie viel Dichromat zur Oxidation von organischem Material verwendet wurde, basierend darauf, wie viel wir ursprünglich hinzugefügt haben und wie viel übrig geblieben ist.

Kolorimetrische Methode von CSB

Sie können den Verbrauch von Dichromat auch anhand der Änderung der Extinktion der Probe betrachten. Die Proben absorbieren bei bestimmten Wellenlängen aufgrund der Farbe von dreiwertigem Chrom (Cr3 +) und sechswertigem Chrom (Cr6 +).

Sie können die Menge an dreiwertigem Chrom in einer Probe nach dem Aufschluss quantifizieren, indem Sie die Absorption der Probe bei einer Wellenlänge von 600 nm in einem Photometer oder Spektralphotometer messen. Alternativ kann die Absorption von sechswertigem Chrom bei 420 nm verwendet werden, um die Menge an überschüssigem Chrom am Ende des Aufschlusses zu bestimmen, um CSB-Werte zu bestimmen.

Diese Methode ist einfach und erfordert nur ein paar einfache Schritte.

1. Verdauen Sie Ihre Proben und einen Reagenzienrohling. (Der Reagenzienrohling ist nur eine Probe von entionisiertem Wasser, die genauso behandelt wird wie Ihre tatsächlichen Proben. Sie können den Rohling sogar so lange wiederverwenden, wie Ihre Reagenzcharge reicht.)
2. Die aufgeschlossenen Proben und den Rohling abkühlen lassen.
3. Nullen Sie das Instrument mit der leeren Durchstechflasche.
4. Lesen Sie die Beispiele.

Welche Methode ist die beste für mich?

Obwohl beide Methoden von der EPA zugelassen sind, haben sie ihre eigenen Vor- und Nachteile.

Die Titration ist weniger geräteintensiv, da Sie nur eine Bürette, einen Heizblock und Aufschlussfläschchen benötigen. Das Verfahren ist jedoch etwas arbeitsintensiver. Ein automatischer Titrator kann die erforderliche Benutzereingabe reduzieren und kann für andere Anwendungen im Abwasser verwendet werden (z. B. Alkalität, flüchtige Säure).Obwohl die Kolorimetrie ein Spektralphotometer oder Photometer erfordert, bietet sie Komfort, da die meisten Hersteller vorgemischte Reagenzien anbieten.

Die Kolorimetrie erleichtert auch die Messung, da der Analytiker nur die Proben verdauen und das Instrument die Arbeit erledigen lassen muss. Aus diesen Gründen ist die Kolorimetrie die gebräuchlichste Methode zur Messung von KABELJAU.

„Was brauche ich also, um mit dem Testen zu beginnen?“

Der Einstieg in den chemischen Sauerstoffbedarf erfordert nur wenige Geräte. Als häufigste Methode konzentrieren wir uns auf die kolorimetrische Methode für KABELJAU. Hier sind die Grundlagen dessen, was Sie brauchen:

Heizblock

Beide Methoden für CSB-Tests erfordern den Aufschlussschritt, daher ist ein Heizblock für Ihre Proben entscheidend, um genaue und wiederholbare Ergebnisse zu gewährleisten. Suchen Sie für beste Ergebnisse nach einem Heizblock mit mehreren Temperaturen, damit Sie für andere Tests wie Gesamtphosphor nützlich sind. Die meisten Heizblöcke haben auch Timer, die entscheidend sind, um die Aufschlusszeiten über mehrere Läufe hinweg konstant zu halten.

Suchen Sie für zusätzliche Sicherheit nach Modellen mit einer optionalen Abschirmung, die den Heizblock im Falle eines Unfalls abdeckt.

Kolorimeter oder Spektralphotometer

Das Kolorimeter oder Spektralphotometer ist das Gerät, das die Absorption der Proben nach dem Aufschluss liest, um sie mit der CSB-Konzentration zu korrelieren. Beide Instrumente können verwendet werden, um CSB zu messen, aber die beiden Geräte unterscheiden sich ein wenig voneinander.

Kolorimeter verwenden Filter, um Licht als spezifische Wellenlängen zu messen, aber Spektralphotometer verwenden ein Gerät, das Messungen über ein breites Spektrum ermöglicht. Unabhängig davon, für welches Instrument Sie sich entscheiden, suchen Sie nach Modellen mit vorprogrammierten COD-Methoden, um die Verwendung zu vereinfachen.

Reagenzien

Reagenzien sind eine der wichtigsten Komponenten des CSB-Testsystems. Diese Chemikalien sind für die Oxidation des organischen Materials verantwortlich. Es ist möglich, Reagenzien selbst herzustellen, aber es ist einfacher, Reagenzien zu kaufen, um den Kontakt mit sechswertigem Chrom und starken Säuren zu minimieren. Diese KABELJAU-Durchstechflaschen sind vorgemischt und gebrauchsfertig. Es gibt verschiedene Arten von Reagenzien, die im Handel erhältlich sind:

• EPA-konforme Reagenzien: Diese Durchstechflaschen entsprechen der EPA-Methode 410.4 und den Standardmethoden 5220D. Diese Reagenzien verwenden die Formulierung für diese Methode, die Quecksilbersulfat, Kaliumdichromat und Schwefelsäure enthält. Wählen Sie diese Fläschchen, wenn Ihre Arbeit erfordert, dass Sie Ihre Ergebnisse einer Aufsichtsbehörde melden, die EPA-Methoden erfordert.
• ISO-konforme Reagenzien: Entsprechen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung den Methoden der ISO 15705:2002. Die Zusammensetzung dieser KABELJAU-Fläschchen ähnelt der der EPA-Standards, daher enthalten sie auch Quecksilber.
• Quecksilberfreie Reagenzien: Die meisten CSB-Fläschchen enthalten Quecksilbersulfat, um Chlorid-Interferenzen zu entfernen, die sonst einen falsch hohen CSB-Wert erzeugen würden. CSB-freie Durchstechflaschen enthalten kein Quecksilber, was sie anfälliger für Chlorid-Interferenzen macht, aber die Sicherheits- und Umweltrisiken beim Umgang mit Quecksilber erheblich reduziert. Daher sind diese Reagenzien ideal für Routineanalysen, bei denen keine oder sehr niedrige Chloridkonzentrationen zu erwarten sind.

Hanna kann Ihnen helfen, Ihre CSB-Tests zu maximieren

Ein Upgrade Ihrer CSB-Analyse ist einfacher als je zuvor. Moderne Kolorimeter und Spektralphotometer verfügen über integrierte Methoden, die den Übergang zu einem neuen Instrument einfacher als je zuvor machen.

Hanna Instruments hat es sich zur Aufgabe gemacht, Abwasser im kommunalen und industriellen Bereich zu versorgen. Unsere engagierten technischen Vertreter haben mit Einrichtungen in den USA zusammengearbeitet und diese gewartet und direkt mit den Betreibern zusammengearbeitet, um Testmethoden einzurichten.