Guide to Chemical Oxygen Demand (COD) Testing

Chemical oxygen demand (COD) è una misura critica di trattamento dei rifiuti in tutto, dai sistemi municipali ai flussi di rifiuti di produzione alimentare.

Eseguire test COD nel modo giusto è importante per determinare l’efficacia del trattamento delle acque reflue e può aiutare a diagnosticare eventuali problemi nel trattamento. In questo blog, tratteremo ciò che la domanda di ossigeno chimico è, come testarlo, e come ottenere le migliori attrezzature per i test.

1. Che cos’è il COD?
2. L’importanza del COD
3. Come misurare il COD
4. ” Quindi di cosa ho bisogno per iniziare i test?”

Qual è la domanda di ossigeno chimico?

La domanda di ossigeno chimico (COD) è una misura indiretta della quantità di materia organica in un campione. Con questo test, è possibile misurare praticamente tutti i composti organici che possono essere digeriti da un reagente di digestione.

Il COD contrasta con la domanda biochimica di ossigeno (BOD), che si basa sull’uso di microrganismi per abbattere il materiale organico nel campione mediante respirazione aerobica nel corso di un determinato periodo di incubazione (in genere cinque giorni).

BOD e COD si correlano tra loro in quasi tutti i campioni, ma il BOD è sempre inferiore al COD poiché la ripartizione biochimica dei prodotti organici spesso non è completa come il metodo chimico.

Importanza della domanda chimica di ossigeno

Come indicatori di materia organica in un campione, BOD e COD sono fondamentali nelle acque reflue per determinare la quantità di rifiuti nell’acqua. I rifiuti ad alto contenuto di materia organica richiedono un trattamento per ridurre la quantità di rifiuti organici prima di scaricarli nelle acque di ricezione.

Se gli impianti di trattamento delle acque non riducono il contenuto organico delle acque reflue prima che raggiungano le acque naturali, i microbi nell’acqua ricevente consumeranno la materia organica.

Di conseguenza, questi microbi consumeranno anche l’ossigeno nell’acqua ricevente come parte della ripartizione dei rifiuti organici. Questo esaurimento di ossigeno insieme a condizioni ricche di nutrienti è chiamato eutrofizzazione, una condizione di acqua naturale che può portare alla morte della vita animale.

Le strutture per le acque reflue riducono COD e BOD utilizzando questi stessi microbi in condizioni controllate. Queste strutture aerano camere iniettate con batteri specializzati che possono abbattere la materia organica in un ambiente che non danneggia le acque naturali. Una riduzione del BOD è utilizzata in queste strutture come punto di riferimento per l’efficacia del trattamento.

Poiché un test BOD richiede cinque giorni per essere completato, il COD viene utilizzato per monitorare il processo di trattamento nelle operazioni quotidiane. Il test COD richiede solo poche ore per essere completato.

Se il BOD fosse sempre utilizzato, le acque reflue trattate avrebbero bisogno di essere trattenute e un problema con il processo di trattamento non sarebbe stato rilevato fino a cinque giorni dopo! Ciò significherebbe che le acque reflue dovrebbero essere trattenute fino a quando i risultati potrebbero essere verificati.

Hanna Tip: A causa della velocità dei test, le strutture di solito stabiliscono una correlazione tra BOD e COD, quindi eseguono solo occasionalmente BOD. Tuttavia, assicurati di verificare con la tua agenzia di regolamentazione locale per una consulenza dettagliata sui regimi di test BOD e COD.

Come misurare la domanda di ossigeno chimico

Come accennato in precedenza, il COD misura la materia organica utilizzando un ossidante chimico. È critico che un forte abbastanza ossidante sia usato per reagire con virtualmente tutto il materiale organico nel campione. Storicamente, il permanganato di potassio ha ricoperto questo ruolo, ma è risultato incoerente nella sua capacità di ossidare tutta la materia organica in un’ampia varietà di campioni di rifiuti.

Attualmente, la maggior parte dei test COD utilizza il dicromato di potassio come ossidante. Il dicromato di potassio è un sale di cromo esavalente di colore arancione brillante ed è un ossidante molto forte. Tra il 95-100% di materiale organico può essere ossidato dal dicromato. Una volta che il dicromato ossida una sostanza, viene convertito in una forma trivalente di cromo, che è un colore verde opaco.

La digestione viene eseguita sui campioni con una quantità impostata di ossidante, acido solforico e calore (150°C). I sali metallici sono solitamente inclusi per sopprimere eventuali interferenze e catalizzare la digestione. La digestione richiede in genere due ore per eseguire.

Durante la digestione, è necessario avere un eccesso di ossidante; questo garantisce la completa ossidazione del campione. Di conseguenza, è importante determinare la quantità di ossidante in eccesso. I due metodi più comuni per questo sono titolazione e colorimetria.

Metodo titrimetrico di COD

Nel metodo di titolazione per determinare il COD, il dicromato in eccesso viene fatto reagire con un agente riducente, solfato di ammonio ferroso. Poiché il solfato di ammonio ferroso (FAS) viene aggiunto lentamente, il dicromato in eccesso viene convertito nella sua forma trivalente.

Non appena tutto il dicromato in eccesso reagisce, viene raggiunto un punto di equivalenza. Questo punto significa che la quantità di solfato di ammonio ferroso che hai aggiunto è uguale alla quantità di dicromato in eccesso. Gli indicatori di colore possono anche segnalare questo endpoint, ma il processo può essere automatizzato con un indicatore potenziometrico (come un elettrodo).

Successivamente, è possibile calcolare quanto dicromato è andato verso l’ossidazione del materiale organico in base a quanto inizialmente aggiunto e quanto è rimasto.

Metodo colorimetrico del COD

È anche possibile osservare il consumo di dicromato osservando la variazione dell’assorbanza del campione. I campioni assorbono a particolari lunghezze d’onda a causa del colore del cromo trivalente (Cr3+) e del cromo esavalente (Cr6+).

È possibile quantificare la quantità di cromo trivalente in un campione dopo la digestione misurando l’assorbanza del campione ad una lunghezza d’onda di 600 nm in un fotometro o spettrofotometro. In alternativa, l’assorbanza del cromo esavalente a 420 nm può essere utilizzata per determinare la quantità di cromo in eccesso alla fine della digestione per determinare i valori di COD.

Questo metodo è semplice e richiede solo pochi semplici passaggi.

1. Digerire i campioni e un reagente vuoto. (Lo spazio vuoto del reagente è solo un campione di acqua deionizzata trattata allo stesso modo dei campioni effettivi. È anche possibile riutilizzare lo spazio vuoto per tutto il tempo in cui dura il lotto di reagenti.)
2. Lasciare raffreddare i campioni digeriti e il bianco.
3. Azzerare lo strumento utilizzando il flaconcino vuoto.
4. Leggere i campioni.

Quale metodo è il migliore per me?

Mentre entrambi i metodi sono approvati dall’EPA, hanno i loro vantaggi e svantaggi.

La titolazione è meno intensiva di attrezzature poiché l’unica attrezzatura di cui hai bisogno è una buretta, un blocco di riscaldamento e fiale di digestione. Tuttavia, la procedura è un po ‘ più laboriosa. Un titolatore automatico può ridurre la quantità di input richiesto dall’utente e può essere utilizzato per altre applicazioni nelle acque reflue (ad esempio alcalinità, acidità volatile).

Sebbene la colorimetria richieda uno spettrofotometro o un fotometro, offre praticità poiché la maggior parte dei produttori offre reagenti premiscelati, quindi tutto ciò che devi fare è eseguire i campioni con i prodotti chimici di digestione e il minimo contatto.

La colorimetria rende anche la misurazione facile poiché tutto ciò che l’analista deve fare è digerire i campioni e lasciare che lo strumento faccia il lavoro. Per questi motivi, la colorimetria è il metodo più comune per misurare il COD.

” Quindi di cosa ho bisogno per iniziare il test?”

Iniziare con la domanda di ossigeno chimico richiede solo pochi pezzi di equipaggiamento. Come metodo più comune, ci concentreremo sul metodo colorimetrico per il COD. Ecco le basi di ciò di cui hai bisogno:

Blocco di riscaldamento

Entrambi i metodi per il test COD richiedono la fase di digestione, quindi un blocco di riscaldamento per i tuoi campioni è fondamentale per garantire risultati accurati e ripetibili. Per ottenere i migliori risultati, cercare un blocco di riscaldamento che dispone di più temperature in modo da avere utilità per altri test, come il fosforo totale. La maggior parte dei blocchi di riscaldamento ha anche timer, che sono fondamentali per mantenere i tempi di digestione coerenti su più esecuzioni.

Per una maggiore sicurezza, cercare i modelli che hanno uno scudo opzionale che copre il blocco di riscaldamento in caso di incidente.

Colorimetro o spettrofotometro

Il colorimetro o spettrofotometro è il dispositivo che sta per leggere l’assorbanza dei campioni dopo la digestione al fine di correlarlo alla concentrazione di COD. Entrambi questi strumenti possono essere utilizzati per misurare il COD, ma i due dispositivi sono un po ‘ diversi l’uno dall’altro.

I colorimetri utilizzano filtri per misurare la luce come lunghezze d’onda specifiche, ma gli spettrofotometri utilizzano un dispositivo che consente la misurazione su un ampio spettro. Indipendentemente da quale strumento si sceglie, cercare i modelli che dispongono di metodi preprogrammati per COD per facilità d’uso.

Reagenti

I reagenti sono uno dei componenti più importanti del sistema di test COD. Queste sostanze chimiche sono responsabili dell’ossidazione del materiale organico. È possibile preparare i reagenti internamente, ma è più facile acquistare i reagenti per ridurre al minimo il contatto con cromo esavalente e acidi forti. Questi flaconcini di merluzzo sono premiscelati e pronti all’uso. Esistono diversi tipi di reagenti disponibili in commercio:

• Reagenti conformi all’EPA: Queste fiale sono conformi al metodo EPA 410.4 e ai metodi standard 5220D. Questi reagenti utilizzano la formulazione per questo metodo, che contiene solfato di mercurio, dicromato di potassio e acido solforico. Scegli queste fiale se il tuo lavoro richiede di segnalare i risultati del COD a un’agenzia di regolamentazione che richiede metodologie EPA.
• Reagenti conformi alle norme ISO: conformi ai metodi ISO 15705:2002 per quanto riguarda la loro composizione. Questa composizione di queste fiale di merluzzo è simile a quella degli standard EPA, quindi contengono anche mercurio.
• Reagenti privi di mercurio: la maggior parte delle fiale di merluzzo contiene solfato di mercurio per rimuovere le interferenze del cloruro, che altrimenti creerebbero un valore di merluzzo falsamente alto. Le fiale prive di merluzzo non contengono mercurio, il che le rende più suscettibili alle interferenze del cloruro, ma riducono notevolmente i rischi per la sicurezza e l’ambiente della manipolazione del mercurio. Di conseguenza, questi reagenti sono ideali per l’analisi di routine in cui non sono previste concentrazioni di cloruro o molto basse.

Hanna può aiutarti a massimizzare i test COD

Aggiornare l’analisi COD è più facile che mai. I moderni colorimetri e spettrofotometri hanno metodi integrati che rendono la transizione a un nuovo strumento più facile che mai.

Hanna Instruments si impegna a servire le acque reflue nei settori municipali e industriali. I nostri rappresentanti tecnici dedicati hanno lavorato con e servito le facilità attraverso gli Stati Uniti e hanno lavorato direttamente con gli operatori per installare i metodi di prova.