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Der Schlüssel zur Abwasserbehandlung: Wissen Sie, wie man den chemischen Sauerstoffbedarf testet?
Der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB) ist in der Umweltchemie ein Richtwert, der angibt, wie viel Sauerstoff in einer Messlösung verbraucht werden kann. Sie wird normalerweise als Masse des verbrauchten Sauerstoffs und Volumen der Lösung in Milligramm pro Liter (mg/l) ausgedrückt. Mit dem COD-Test lässt sich die Menge an organischen Stoffen im Wasser schnell quantifizieren. Die häufigste Anwendung ist die Bestimmung der Masse oxidierbarer Schadstoffe in Oberflächenwasser oder Abwasser. Der COD ist für die Beurteilung der Wasserqualität sehr nützlich, da er einen Hinweis auf die Auswirkungen von Ableitungen auf aufnehmende Gewässer bietet, ähnlich dem biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB).
Das Testprinzip des CSB basiert darauf, dass fast alle organischen Verbindungen durch starke Oxidationsmittel unter sauren Bedingungen vollständig zu Kohlendioxid oxidiert werden können.
Das Grundprinzip der CSB-Messung besteht darin, dass fast alle organischen Verbindungen durch starke Oxidationsmittel unter sauren Bedingungen vollständig zu Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser oxidiert werden können. Die für diese Oxidationsreaktion benötigte Sauerstoffmenge kann der chemischen Formel entnommen werden. Es ist wichtig zu beachten, dass Standard-CSB-Tests den Sauerstoffbedarf aufgrund der Oxidation von Ammoniak zu Nitrat (die kanonische Reaktion) nicht berücksichtigen.
Das am häufigsten verwendete Oxidationsmittel ist Kaliumdichromat. In sauren Umgebungen ist es ein starkes Oxidationsmittel. Der Säuregehalt wird üblicherweise durch die Zugabe von Schwefelsäure erhöht. Die Reaktionsgleichung mit Kaliumdichromat zeigt dessen Reaktionsprozess mit organischen Verbindungen, wobei die organische Substanz oxidiert und das Kaliumdichromat zu dreiwertigem Chrom (Cr3+) reduziert wird.
Der Gehalt an organischen Stoffen in Wasserproben wird indirekt durch die Messung des Rest-Cr3+ beurteilt.
Um sicherzustellen, dass alle organischen Stoffe vollständig oxidiert werden, muss ein Überschuss an Kaliumdichromat hinzugefügt werden. Nachdem der Oxidationsprozess abgeschlossen ist, muss das überschüssige Kaliumdichromat gemessen werden, um sicherzustellen, dass die richtige Menge an Cr3+ erhalten wird. Dies kann durch Titration mit Eisenammoniumsulfat (FAS) erreicht werden, bis das überschüssige Oxidationsmittel vollständig reduziert ist. Während des Titrationsprozesses wird häufig Ferroin, ein Redoxindikator, hinzugefügt, und die Farbänderung kann dabei helfen, den Endpunkt der Titration zu bestimmen.
Methoden zur Messung des Überschusses
Bei der Überschussmessung reagiert überschüssiges Kaliumdichromat mit FAS. Während dieses Vorgangs ändert sich die Farbe des Ferroinindikators von blaugrün nach rotbraun und zeigt damit an, dass die Reaktion den Endpunkt erreicht hat.
Herstellung des Ferroinindikators
Zur Herstellung des Ferroinindikators müssen 1,485 g 1,10-Phenanthrolinmonohydrat zu 695 mg Eisensulfatheptahydrat gegeben und mit destilliertem Wasser auf 100 ml verdünnt werden.
Nachnahmeberechnung
Die zur Berechnung des COD verwendete Formel lautet:
CSB = 8000 × (b - s) / Probenvolumen
Wobei b das Volumen von FAS in der Leerprobe, s das Volumen von FAS in der Originalprobe und n die Konzentration von FAS darstellt.
Anorganische Interferenz
Hohe Konzentrationen oxidierbarer anorganischer Substanzen in einigen Wasserproben können die Bestimmung des BSB beeinträchtigen. Chlorid ist eine häufige Störquelle. Um Chloridstörungen auszuschließen, kann vor der Zugabe anderer Reagenzien Quecksilbersulfat hinzugefügt werden.
Regierungsvorschriften
Viele Regierungen legen strenge Standards für den maximal zulässigen chemischen Sauerstoffbedarf im Abwasser fest. In der Schweiz beispielsweise muss Abwasser oder Industriewasser einen maximalen Sauerstoffbedarf zwischen 200 und 1000 mg/L erfüllen, bevor es in die Umwelt zurückgeführt werden kann.
Historischer HintergrundDas starke Oxidationsmittel Kaliumpermanganat wird seit vielen Jahren zur Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs verwendet, seine Fähigkeit, organische Verbindungen zu oxidieren, schwankt jedoch stark, sodass der gemessene BOD in vielen Fällen höher ist als der COD. Messergebnisse. Im Laufe der Forschung stellte sich heraus, dass verschiedene Oxidationsmittel wie Kaliumdichromat wirksamer und wirtschaftlicher als Kaliumpermanganat waren und daher häufig zur Bestimmung des BSB eingesetzt wurden.
Wie können uns Instrumente zur Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs angesichts der zunehmend schwerwiegenden Wasserverschmutzung dabei helfen, die Wasserqualität zu verbessern und die Zukunft der ökologischen Umwelt zu sichern?
