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Le mystère de la demande chimique en oxygène : pourquoi mesurer la qualité de l'eau est-il si important ?
Dans le domaine actuel de la chimie environnementale, la demande chimique en oxygène (DCO) est un indicateur important qui montre la consommation d'oxygène dans une solution aqueuse. Cet indicateur est couramment exprimé sous forme de milligrammes par litre (mg/L) et permet de quantifier rapidement la teneur en matière organique de l'eau. Les tests DCO sont le plus souvent utilisés pour quantifier les contaminants oxydables dans les eaux de surface (telles que les lacs et les rivières) ou les eaux usées. Dans les tests de qualité de l'eau, la DCO fournit un indicateur permettant d'analyser l'impact du rejet des eaux usées sur le système récepteur, similaire à la demande biochimique en oxygène (DBO).
Principe du test DCO
La base du test DCO est que presque tous les composés organiques peuvent être complètement oxydés en dioxyde de carbone sous l'action d'oxydants puissants. Cette réaction se produit généralement dans un environnement acide, c'est pourquoi de l'acide sulfurique est souvent ajouté au test. Dans un environnement acide, le chromate de potassium est utilisé comme agent oxydant pour les tests. Le résultat de cette réaction est :
CnHaObNc + (n + a/4 - b/2 - 3/4c) O2 → n CO2 + (a/2 - 3/2c) H2O + c NH3
Les résultats de cette réaction chimique montrent qu'en mesurant la quantité d'oxygène requise, la quantité de matière organique dans l'échantillon d'eau peut être indirectement déduite.
Procédé de mesure utilisant le chromate de potassium
Le chromate de potassium est un composé qui présente de fortes propriétés oxydantes dans les environnements acides. Lors des tests DCO, de l'acide sulfurique est souvent ajouté pour garantir que la réaction se déroule dans des conditions acides. Pendant tout le processus de réaction, le chromate de potassium sera réduit pour former du Cr3+, et la quantité de Cr3+ générée est un indicateur indirect pour mesurer la matière organique dans les échantillons d'eau. .
CnHaObNc + d Cr2 O72- + (8d + c) H+ → n CO2 + (a + 8d - 3c)/2 H2O + c NH4+ + 2d Cr3+
Processus de mesure et méthode de calcul
Pendant le processus de mesure, un excès de chromate de potassium doit être maintenu pour garantir que toute la matière organique puisse être complètement oxydée. Une fois la réaction d'oxydation terminée, le sulfate d'ammonium ferreux (FAS) est utilisé pour le titrage afin de déterminer le Cr3+ réduit, afin que la teneur en matière organique puisse être calculée avec précision. La formule de calcul de la DCO est la suivante :
DCO = 8 000 × (b - s) / volume de l'échantillon
Où b est le volume de FAS dans l'échantillon blanc, s est le volume de FAS dans l'échantillon d'origine et la valeur DCO calculée sera exprimée en mg/L.
Substances inorganiques interférentes et réglementations environnementales
Dans les échantillons d'eau, des concentrations élevées de substances inorganiques oxydables peuvent également interférer avec les mesures de DCO. Par exemple, le chlorure est omniprésent dans les eaux usées et réagit avec le chromate de potassium, provoquant potentiellement des erreurs de mesure. Afin de réduire cet effet, des produits chimiques tels que le sulfate de mercure peuvent être ajoutés à l'échantillon pour éliminer l'interférence du chlore. De nombreux pays ont également établi des spécifications strictes concernant la quantité de DCO autorisée dans les eaux usées afin de protéger l'environnement. Par exemple, la Suisse exige que la DCO des eaux usées atteigne entre 200 et 1000 mg/L avant d'être rejetées.
Après ces analyses, nous ne pouvons nous empêcher de réfléchir : face à des problèmes de ressources en eau de plus en plus graves, comment garantir l'exactitude et la fiabilité des tests de qualité de l'eau pour protéger notre cadre de vie ?
