La demande chimique en oxygène (DCO) est une mesure critique du traitement des déchets dans tout, des systèmes municipaux aux flux de déchets de fabrication de produits alimentaires.
Effectuer des tests de DCO de la bonne manière est important pour déterminer l’efficacité du traitement des eaux usées et peut aider à diagnostiquer tout problème de traitement. Dans ce blog, nous aborderons la demande chimique en oxygène, comment la tester et comment obtenir le meilleur équipement pour vos tests.
- Qu’est-ce que la MORUE ?
- L’importance de la MORUE
- Comment mesurer la MORUE
- « Alors, de quoi ai-je besoin pour commencer à tester? »
Quelle est la Demande chimique en oxygène?
La demande chimique en oxygène (DCO) est une mesure indirecte de la quantité de matière organique dans un échantillon. Avec ce test, vous pouvez mesurer pratiquement tous les composés organiques qui peuvent être digérés par un réactif de digestion.
La DCO contraste avec la demande biochimique en oxygène (DBO), qui repose sur l’utilisation de micro-organismes pour décomposer la matière organique de l’échantillon par respiration aérobie au cours d’une période d’incubation définie (généralement cinq jours).
La DBO et la DCO sont en corrélation l’une avec l’autre dans pratiquement tous les échantillons, mais la DBO est toujours inférieure à la DCO car la décomposition biochimique des composés organiques n’est souvent pas aussi complète que la méthode chimique.
Importance de la demande chimique en oxygène
En tant que jauges de la matière organique dans un échantillon, la DBO et la DCO sont essentielles dans les eaux usées pour déterminer la quantité de déchets dans l’eau. Les déchets riches en matière organique nécessitent un traitement pour réduire la quantité de déchets organiques avant de les rejeter dans les eaux réceptrices.
Si les installations de traitement de l’eau ne réduisent pas la teneur en matières organiques des eaux usées avant qu’elles n’atteignent les eaux naturelles, les microbes présents dans les eaux réceptrices consommeront la matière organique.
En conséquence, ces microbes consommeront également l’oxygène dans l’eau réceptrice dans le cadre de la dégradation des déchets organiques. Cette raréfaction de l’oxygène ainsi que des conditions riches en nutriments s’appellent l’eutrophisation, une condition de l’eau naturelle qui peut entraîner la mort de la vie animale.
Les installations de traitement des eaux usées réduisent la DCO et la DBO en utilisant ces mêmes microbes dans des conditions contrôlées. Ces installations aérent des chambres injectées avec des bactéries spécialisées qui peuvent décomposer la matière organique dans un environnement qui ne nuit pas aux eaux naturelles. Une réduction de la DBO est utilisée dans ces établissements comme référence pour l’efficacité du traitement.
Comme un test de DBO prend cinq jours, la DCO est utilisée pour surveiller le processus de traitement dans les opérations quotidiennes. Le test de MORUE ne prend que quelques heures.
Si la DBO était toujours utilisée, les eaux usées traitées devraient être retenues et un problème avec le processus de traitement ne serait détecté que cinq jours plus tard! Cela signifierait que les eaux usées devraient être conservées jusqu’à ce que les résultats puissent être vérifiés.
Hanna Tip: En raison de la rapidité des tests, les installations établissent généralement une corrélation entre la DBO et la DCO, puis n’exécutent la DBO qu’occasionnellement. Cependant, assurez-vous de consulter votre organisme de réglementation local pour obtenir des conseils détaillés sur les régimes de dépistage de la DBO et de la MORUE.
Comment mesurer la demande chimique en oxygène
Comme mentionné précédemment, la DCO mesure la matière organique à l’aide d’un oxydant chimique. Il est essentiel qu’un oxydant suffisamment puissant soit utilisé pour réagir avec pratiquement toute la matière organique de l’échantillon. Historiquement, le permanganate de potassium remplissait ce rôle, mais il s’est avéré incohérent dans sa capacité à oxyder toute la matière organique dans une grande variété d’échantillons de déchets.
Actuellement, la plupart des tests de DCO utilisent le dichromate de potassium comme oxydant. Le dichromate de potassium est un sel de chrome hexavalent de couleur orange vif et un oxydant très fort. Entre 95 et 100% de la matière organique peut être oxydée par le dichromate. Une fois que le dichromate oxyde une substance, il est converti en une forme trivalente de chrome, qui est une couleur vert terne.
La digestion est effectuée sur les échantillons avec une quantité déterminée d’oxydant, d’acide sulfurique et de chaleur (150 ° C). Les sels métalliques sont généralement inclus pour supprimer toute interférence et catalyser la digestion. La digestion prend généralement deux heures.
Pendant la digestion, il est nécessaire d’avoir un excès d’oxydant, ce qui assure une oxydation complète de l’échantillon. Par conséquent, il est important de déterminer la quantité d’oxydant en excès. Les deux méthodes les plus courantes pour cela sont le titrage et la colorimétrie.
Méthode titrimétrique de la DCO
Dans la méthode de titrage pour déterminer la DCO, le dichromate en excès est mis à réagir avec un agent réducteur, le sulfate d’ammonium ferreux. Lorsque le sulfate d’ammonium ferreux (FAS) est ajouté lentement, l’excès de dichromate est converti en sa forme trivalente.
Dès que tout le dichromate en excès réagit, un point d’équivalence est atteint. Ce point signifie que la quantité de sulfate d’ammonium ferreux que vous avez ajoutée est égale à la quantité d’excès de dichromate. Les indicateurs de couleur peuvent également signaler ce point final, mais le processus peut être automatisé avec un indicateur potentiométrique (comme une électrode).
Ensuite, vous pouvez calculer la quantité de dichromate utilisée pour oxyder la matière organique en fonction de la quantité que nous avons initialement ajoutée et de la quantité restante.
Méthode colorimétrique de la DCO
Vous pouvez également examiner la consommation de dichromate en examinant le changement de l’absorbance de l’échantillon. Les échantillons absorbent à des longueurs d’onde particulières en raison de la couleur du chrome trivalent (Cr3+) et du chrome hexavalent (Cr6+).
Vous pouvez quantifier la quantité de chrome trivalent dans un échantillon après digestion en mesurant l’absorbance de l’échantillon à une longueur d’onde de 600 nm dans un photomètre ou un spectrophotomètre. Alternativement, l’absorbance du chrome hexavalent à 420 nm peut être utilisée pour déterminer la quantité d’excès de chrome en fin de digestion afin de déterminer les valeurs de DCO.
Cette méthode est simple et ne nécessite que quelques étapes simples.
- Digérez vos échantillons et un blanc de réactif. (Le blanc de réactif n’est qu’un échantillon d’eau désionisée traité de la même manière que vos échantillons réels. Vous pouvez même réutiliser l’ébauche aussi longtemps que votre lot de réactifs dure.)
- Laisser refroidir les échantillons digérés et les blancs.
- Mettre à zéro l’instrument à l’aide du flacon vierge.
- Lisez les échantillons.
Quelle méthode me convient le mieux ?
Bien que les deux méthodes soient approuvées par l’EPA, elles ont leurs propres avantages et inconvénients.
Le titrage nécessite moins d’équipement car le seul équipement dont vous avez besoin est une burette, un bloc chauffant et des flacons de digestion. Cependant, la procédure est un peu plus laborieuse. Un titreur automatique peut réduire la quantité d’entrée utilisateur requise et peut être utilisé pour d’autres applications dans les eaux usées (par exemple, alcalinité, acidité volatile).
Bien que la colorimétrie nécessite un spectrophotomètre ou un photomètre, elle offre une commodité puisque la plupart des fabricants proposent des réactifs prémélangés, il vous suffit donc d’exécuter vos échantillons avec les produits chimiques de digestion et un contact minimal.
La colorimétrie facilite également la mesure puisque tout ce que l’analyste doit faire est de digérer les échantillons et de laisser l’instrument faire le travail. Pour ces raisons, la colorimétrie est la méthode la plus courante pour mesurer la DCO.
« Alors de quoi ai-je besoin pour commencer à tester? »
Pour commencer avec la demande chimique en oxygène, il suffit de quelques équipements. Comme méthode la plus courante, nous nous concentrerons sur la méthode colorimétrique pour la MORUE. Voici les bases de ce dont vous avez besoin:
Bloc chauffant
Les deux méthodes de test de MORUE nécessitent l’étape de digestion, un bloc chauffant pour vos échantillons est donc crucial pour garantir des résultats précis et reproductibles. Pour de meilleurs résultats, recherchez un bloc chauffant à plusieurs températures afin d’avoir une utilité pour d’autres tests, tels que le phosphore total. La plupart des blocs chauffants ont également des minuteries, qui sont essentielles pour maintenir les temps de digestion constants sur plusieurs cycles.
Pour plus de sécurité, recherchez des modèles dotés d’un bouclier optionnel qui recouvre le bloc chauffant en cas d’accident.
Colorimètre ou spectrophotomètre
Le colorimètre ou spectrophotomètre est l’appareil qui va lire l’absorbance des échantillons après digestion afin de la corréler à la concentration de DCO. Ces deux instruments peuvent être utilisés pour mesurer la MORUE, mais les deux appareils sont un peu différents l’un de l’autre.
Les colorimètres utilisent des filtres pour mesurer la lumière en tant que longueurs d’onde spécifiques, mais les spectrophotomètres utilisent un appareil qui permet de mesurer sur un large spectre. Quel que soit l’instrument que vous choisissez, recherchez des modèles dotés de méthodes préprogrammées pour la COD pour en faciliter l’utilisation.
Réactifs
Les réactifs sont l’un des composants les plus importants du système de test de COD. Ces produits chimiques sont responsables de l’oxydation de la matière organique. Il est possible de préparer des réactifs en interne, mais il est plus facile d’acheter des réactifs pour minimiser le contact avec le chrome hexavalent et les acides forts. Ces flacons de COD sont prémélangés et prêts à l’emploi. Il existe plusieurs types de réactifs disponibles dans le commerce:
- Réactifs conformes à l’EPA: Ces flacons sont conformes à la méthode EPA 410.4 et aux méthodes standard 5220D. Ces réactifs utilisent la formulation de cette méthode, qui contient du sulfate de mercure, du dichromate de potassium et de l’acide sulfurique. Choisissez ces flacons si votre travail vous oblige à déclarer les résultats de la DCO à un organisme de réglementation exigeant des méthodologies de l’EPA.Réactifs conformes à l’ISO : Conformes aux méthodes ISO 15705:2002 en ce qui concerne leur composition. La composition de ces flacons de DCO est similaire à celle des normes EPA, ils contiennent donc également du mercure.
- Réactifs sans mercure: La plupart des flacons de DCO contiennent du sulfate de mercure pour éliminer les interférences de chlorure, qui créeraient autrement une valeur de DCO faussement élevée. Les flacons sans COD ne contiennent pas de mercure, ce qui les rend plus sensibles aux interférences de chlorure, mais réduit considérablement les risques pour la sécurité et l’environnement liés à la manipulation du mercure. En conséquence, ces réactifs sont idéaux pour l’analyse de routine où des concentrations de chlorure nulles ou très faibles sont attendues.
Hanna Peut Vous aider À Maximiser vos tests de COD
La mise à niveau de votre analyse de COD est plus facile que jamais. Les colorimètres et spectrophotomètres modernes ont des méthodes intégrées qui facilitent plus que jamais la transition vers un nouvel instrument.
Hanna Instruments s’engage à desservir les eaux usées des secteurs municipal et industriel. Nos représentants techniques dédiés ont travaillé avec et entretenu des installations à travers les États-Unis, et ont travaillé directement avec les opérateurs pour configurer les méthodes de test.
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