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La clé du traitement des eaux usées : savez-vous comment tester la demande chimique en oxygène ?
En chimie environnementale, la demande chimique en oxygène (DCO) est une valeur indicative utilisée pour indiquer la quantité d'oxygène qui peut être consommée dans une solution de mesure. Elle est généralement exprimée comme la masse d'oxygène consommée et le volume de la solution, en milligrammes par litre (mg/L). Le test DCO permet de quantifier rapidement la quantité de matière organique dans l'eau. L'application la plus courante est la détermination de la masse de polluants oxydables dans les eaux de surface ou les eaux usées. La DCO est très utile pour évaluer la qualité de l’eau, en fournissant une indication de l’impact que les rejets auront sur les eaux réceptrices, à l’instar de la demande biochimique en oxygène (DBO).
Le principe de test de la DCO est que presque tous les composés organiques peuvent être complètement oxydés en dioxyde de carbone par des oxydants puissants dans des conditions acides.
Le principe de base des tests de DCO est que presque tous les composés organiques peuvent être complètement oxydés en dioxyde de carbone, en ammoniac et en eau par des oxydants puissants dans des conditions acides. La quantité d’oxygène requise pour cette réaction d’oxydation peut être trouvée dans la formule chimique. Il est important de noter que les tests DCO standard n’incluent pas la demande en oxygène due à l’oxydation de l’ammoniac en nitrate (la réaction canonique).
L'agent oxydant le plus couramment utilisé est le dichromate de potassium. C'est un agent oxydant puissant dans les environnements acides, et l'acidité est généralement obtenue en ajoutant de l'acide sulfurique. L'équation de réaction utilisant le dichromate de potassium montre son processus de réaction avec des composés organiques, où la matière organique est oxydée et le dichromate de potassium est réduit en chrome trivalent (Cr3+).
La teneur en matière organique des échantillons d’eau est évaluée indirectement en mesurant le Cr3+ résiduel.
Pour garantir que toute la matière organique soit complètement oxydée, un excès de dichromate de potassium doit être ajouté. Une fois le processus d’oxydation terminé, l’excès de dichromate de potassium doit être mesuré pour garantir l’obtention de la quantité correcte de Cr3+. Ceci peut être réalisé en titrant avec du sulfate d'ammonium ferreux (FAS) jusqu'à ce que l'excès d'oxydant soit complètement réduit. La ferroïne, un indicateur redox, est souvent ajoutée pendant le processus de titrage, et le changement de couleur peut aider à déterminer le point final du titrage.
Méthodes de mesure des excès
Lors de la mesure de l'excès, l'excès de dichromate de potassium réagit avec le FAS. Au cours de ce processus, l’indicateur de ferroïne passe du bleu-vert au rouge-brun, indiquant que la réaction a atteint le point final.
Préparation de l'indicateur de ferroïne
La préparation de l'indicateur de ferroïne nécessite l'ajout de 1,485 g de 1,10-phénanthroline monohydratée à 695 mg de sulfate ferreux heptahydraté et la dilution à 100 ml avec de l'eau distillée.
Calcul de la DCO
La formule utilisée pour calculer la DCO est :
DCO = 8000 × (b - s) / volume d'échantillon
Où b représente le volume de FAS dans l'échantillon vierge, s représente le volume de FAS dans l'échantillon d'origine et n est la concentration de FAS.
Interférence inorganique
De fortes concentrations de substances inorganiques oxydables dans certains échantillons d'eau peuvent interférer avec la détermination de la DCO. Le chlorure est une source courante d'interférence. Pour éliminer l’interférence du chlorure, du sulfate de mercure peut être ajouté avant d’ajouter d’autres réactifs.
Règlements gouvernementaux
De nombreux gouvernements établissent des normes strictes concernant la demande chimique maximale en oxygène autorisée dans les eaux usées. Par exemple, en Suisse, les eaux usées ou industrielles doivent satisfaire à une demande maximale en oxygène comprise entre 200 et 1000 mg/L avant de pouvoir être rejetées dans l’environnement.
Contexte historiqueDepuis de nombreuses années, le permanganate de potassium, un oxydant puissant, est utilisé pour mesurer la demande chimique en oxygène, mais sa capacité à oxyder les composés organiques varie considérablement, de sorte que dans de nombreux cas, la DBO mesurée est souvent supérieure à la DCO. Résultats de mesure. Au fur et à mesure que la recherche s'est approfondie, il a été découvert que différents oxydants tels que le dichromate de potassium étaient plus efficaces et économiques que le permanganate de potassium et étaient donc largement utilisés dans la détermination de la DCO.
Face à la pollution croissante de l’eau, comment les outils de mesure de la demande chimique en oxygène peuvent-ils nous aider à améliorer la qualité de l’eau et à préserver l’avenir de l’environnement écologique ?
