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La chiave per il trattamento delle acque reflue: sai come testare la domanda chimica di ossigeno?
In chimica ambientale, la domanda chimica di ossigeno (COD) è un valore indicativo utilizzato per indicare la quantità di ossigeno che può essere consumata in una soluzione di misurazione. Di solito viene espresso come la massa di ossigeno consumata e il volume della soluzione, in milligrammi per litro (mg/L). Il test COD può quantificare rapidamente la quantità di materia organica nell'acqua. L'applicazione più comune è la determinazione della massa di inquinanti ossidabili nelle acque superficiali o nelle acque reflue. La COD è molto utile per valutare la qualità dell'acqua, poiché fornisce un'indicazione dell'impatto che gli scarichi avranno sulle acque riceventi, in modo simile alla domanda biochimica di ossigeno (BOD).
Il principio su cui si basa il test del COD è che quasi tutti i composti organici possono essere completamente ossidati in anidride carbonica da forti ossidanti in condizioni acide.
Il principio di base del test COD è che quasi tutti i composti organici possono essere completamente ossidati in anidride carbonica, ammoniaca e acqua da forti ossidanti in condizioni acide. La quantità di ossigeno necessaria per questa reazione di ossidazione può essere trovata nella formula chimica. È importante notare che i test COD standard non includono la richiesta di ossigeno dovuta all'ossidazione dell'ammoniaca in nitrato (la reazione canonica).
L'agente ossidante più comunemente utilizzato è il bicromato di potassio. È un forte agente ossidante in ambienti acidi e l'acidità si ottiene solitamente aggiungendo acido solforico. L'equazione di reazione che utilizza il dicromato di potassio mostra il suo processo di reazione con composti organici, dove la materia organica viene ossidata e il dicromato di potassio viene ridotto a cromo trivalente (Cr3+).
Il contenuto di sostanza organica nei campioni d'acqua viene valutato indirettamente misurando il Cr3+ residuo.
Per garantire che tutta la materia organica venga completamente ossidata, è necessario aggiungere un eccesso di bicromato di potassio. Una volta completato il processo di ossidazione, è necessario misurare il dicromato di potassio in eccesso per garantire che venga ottenuta la quantità corretta di Cr3+. Ciò può essere ottenuto mediante titolazione con solfato ferroso di ammonio (FAS) fino alla completa riduzione dell'ossidante in eccesso. Durante il processo di titolazione viene spesso aggiunta la ferroina, un indicatore redox; il cambiamento di colore può aiutare a determinare il punto finale della titolazione.
Metodi per misurare l'eccesso
Durante la misurazione, il dicromato di potassio in eccesso reagisce con il FAS. Durante questo processo, l'indicatore di ferroina cambia da blu-verde a rosso-marrone, indicando che la reazione ha raggiunto il punto finale.
Preparazione dell'indicatore di ferroina
La preparazione dell'indicatore di ferroina richiede l'aggiunta di 1,485 g di 1,10-fenantrolina monoidrato a 695 mg di solfato ferroso eptaidrato e la diluizione a 100 ml con acqua distillata.
Calcolo del COD
La formula utilizzata per calcolare la COD è:
COD = 8000 × (b - s) / volume del campione
Dove b rappresenta il volume di FAS nel campione bianco, s rappresenta il volume di FAS nel campione originale e n è la concentrazione di FAS.
Interferenza inorganica
Alte concentrazioni di sostanze inorganiche ossidabili in alcuni campioni d'acqua possono interferire con la determinazione del COD. Il cloruro è una comune fonte di interferenza. Per eliminare l'interferenza del cloruro, è possibile aggiungere solfato di mercurio prima di aggiungere altri reagenti.
Regolamenti governativi
Molti governi stabiliscono standard rigorosi per la massima richiesta chimica di ossigeno consentita nelle acque reflue. In Svizzera, ad esempio, le acque reflue o industriali devono soddisfare una richiesta massima di ossigeno compresa tra 200 e 1000 mg/L prima di poter essere restituite all'ambiente.
Contesto storicoPer molti anni, il forte ossidante permanganato di potassio è stato utilizzato per misurare la domanda chimica di ossigeno, ma la sua capacità di ossidare i composti organici varia notevolmente, quindi in molti casi il BOD misurato è spesso maggiore del COD. Risultati della misurazione. Con l'approfondimento della ricerca, si è scoperto che diversi ossidanti, come il bicromato di potassio, erano più efficaci ed economici del permanganato di potassio e pertanto venivano ampiamente utilizzati nella determinazione del COD.
Di fronte al crescente grave inquinamento delle acque, in che modo gli strumenti di test della domanda chimica di ossigeno possono aiutarci a migliorare la qualità dell'acqua e a salvaguardare il futuro dell'ambiente ecologico?
