NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD)
COD – Ghi nhớ
• COD đo gián tiếp khối lượng chất hữu cơ. • COD đo chất hữu cơ bị oxy hóa với tác nhân oxy hóa mạnh và đo lượng oxy bị tiêu thụ trong phản ứng.
• Mối tương quan giữa COD và BOD thì rõ ràng và không phải lúc nào cũng xác định được.
Mục lục
• Giới thiệu về COD • Hóa học của COD • Phân hủy mẫu bằng Dichromate-COD • COD với BOD
COD là gì?
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater
• COD là phép đo lượng oxy tương đương với lượng chất hữu cơ có trong mẫu mà có thể bị oxy hóa bằng tác nhân oxy hóa mạnh
COD là gì?
– COD là phép đo gián tiếp khối lượng chất hữu cơ
trong một mẫu nước.
• Nói cách khác….
COD là gì?
• Phương pháp test COD sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh (potassium dichromate), axit, và nhiệt để oxy hóa chất hữu cơ thành CO2 và nước.
COD là gì?
Phản ứng COD
Acid
KHP
2 KC8H3O4 + 10 K2Cr2O7 + 41 H2SO4 Dichromate oxidant
Water
16 CO2 + 46 H2O + 10 Cr2(SO4)3 + 11 K2SO4 Carbon Dioxide
Chromic Ion
COD là gì?
• COD test xác định lượng dichromate (chất oxy hóa) bị tiêu thụ cho phản ứng phá hủy chất hữu cơ. – Nhiều oxy bị tiêu thụ=lượng chất hữu cơ cao – Ít oxy bị tiêu thụ=lượng chất hữu cơ thấp
COD là gì?
– Nhanh hơn BOD (2 giờ so với 5 ngày) – Ít chất gây cản trở (clo) – Cho kết quả ổn định, hiệu suất cao – Dễ thực hiện!
• Tại sao phải đo COD?
Ở đâu cần đo COD?
Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt
Lắng sơ cấp
Lắng thứ cấp
Song chấn
Bùn hồi lưu
Bể sục khí
Bơm
Bể tẩy trùng
Nước thải đầu vào
Bể lọc thô
Bơm
Nén bùn
Hóa học COD
Hóa học COD
• COD là quá trình phân tích 2 bước -Phá mẫu : Model DRB200 của HACH với các loại ống Đường kính 13mm và 16mm có thể phá mẫu 15 ống hoặc 30 ống , 21 ống . Thuốc thử đo COD nhiều thang : 0,7-40 mg/l ; 3-150 mg/l ; 20-1500mg/l ; 200-15000mg/l Đóng trong các hộp chứa 25 ống hoặc 150 ống Hoặc các ống TNT plus , có mã vạch , không cần mẫu trắng – Xác định : Sử dụng máy so màu , quang phổ của HACH với Chương trình đo lập sẳn , gồm các Model : DR890 , DR2800 , DR2700 DR3900,DR5000
Hóa học COD
– Ống thuốc thử của Hach- Test ‘N Tube plus COD
• Các thuốc thử cần có cho phân tích COD:
Hóa học COD
– Potassium dichromate – 50% axit sunfuric – Muối bạc (xúc tác) – Muối thủy ngân (hạn chế chất cản trở clo)
• Ống thuốc thử chứa:
Hóa học COD
• Các hợp chất hữu cơ bị oxy hóa mạnh bởi
potassium dichromate và sulfuric axit
Cr6+
H2SO4
H2SO4
COOH
Cr6+
Cr6+
COOK
H2SO4
H2SO4
Cr6+
Hóa học COD
• Sự oxy hóa chất hữu cơ dẫn đến Cr6+ giảm
thành Cr3+.
Cr6+
Cr3+
Cr3+
Cr6+
Cr6+
Cr3+
Cr3+
Cr6+
Hóa học COD
– Cacbon dioxit – Nước – Potassium sulfate
• Crom bị khử là sản phẩm tạo ra sau phản ứng • Các sản phẩm khác sau phản ứng gồm có:
Hóa học COD
– Cr6+ có màu vàng. Cr3+ có màu xanh – Sự khử từ Cr6+ xuống Cr3+ (và do đó đã tiêu thụ chất oxy hóa) có thể được quan sát bằng nhận diện màu sắc .
• Tại sao cần quan tâm sản phẩm khữ crom ?
Hóa học COD
• Khi các chất hữu cơ bị oxy hóa và Cr6+ bị khử xuống Cr3+, màu của dung dịch sẽ chuyển từ vàng sang xanh.
Hóa học COD
• Lượng màu xanh tạo thành tỉ lệ với COD
trong mẫu.
Hóa học COD
– Mỗi phân tử potassium dichromate có khả năng
oxy hóa như nhau bằng 1.5 phân tử oxy.
– Nhu cầu oxy tỉ lệ với phần trăm Cr6+ bị khử thành
Cr3+.
• Lượng Crom tỉ lệ như thế nào với COD?
Hóa học COD
– Sẽ không có chất rắn trong mẫu gây cản trở ?
• Không! Các chất rắn trong mẫu hoàn toàn bị phân hủy hoặc lắng xuống không lơ lửng trên đường truyền của ánh sáng đi qua.
• Không được đảo ống đo khi chúng đã được làm nguội.
• Phương pháp so màu
Hóa học COD
– Mức cao – đo độ màu xanh gia tăng tại ở bước
sóng 620nm
– Mức thấp – đo độ giảm màu vàng tại bước sóng
420nm
• Phương pháp so màu
Hóa học COD
– Cl- là chất cản chính
• Dichromate sẽ oxy hóa Cl- thành Cl, gây kết quả cao
hơn thực tế
• Có thể kiểm soát được đến 2000mg/L Cl- với lượng
sulfate thủy ngân trong ống thuốc thử COD của Hach
• Các chất cản trở
Hóa học COD
– Bromide cũng là một chất cản – Bromide không thể kiểm soát bằng sulfate thủy
ngân • Mẫu phải được pha loãng để giảm thiểu lượng chất cản
trong trường hợp này
• Các chất cản trở
Quá trình phân hủy mẫu bằng Dichromate • Water Analysis Handbook – trang 942
Quá trình phân tích Các thiết bị , dụng cụ , hóa chất
• •
•
Beaker, 250-mL : lấy mẫu và chứa mẫu Blender : Làm mẫu đồng đều không bị lắng cặn , nếu mẫu không có các hạt rắn lớn không cần dụng cụ này COD Digestion Reagent vials : Tùy theo thang đo , Ví dụ với nước sạch sử dụng thang 03- 150mg/l , Nước thải hoặc nước chưa xử lý : thang đo 20-1500mg/l
• DRB200 Reactor : Loại đường kính 16mm hoặc 13mm , 15 ống hoặc 30 ống • Light Shield or adapter : Có thể không cần thiết khi có kính bảo vệ mắt. • Magnetic stirrer and stir bar : Làm đồng đều mẫu •
Pipet, TenSette®, 0.1 to 1.0 mL, with tips (for 200–15,000 mg/L range) : Quan trọng để lấy mẫu chính xác Pipet, volumetric, 2.00 mL : Quan trọng để lấy mẫu chính xác Pipet Filler, safety bulb Test Tube Rack : Dùng để các ống COD sau khi nung.
• • • • Máy so màu DR890 , Máy quang phổ DR2700, DR2800, DR3900,DR5000. :Đọc kết quả • Dung dịch chuẩn COD : KiỂm tra độ chính xác
Quá trình phân tích
Đồng nhất mẫu bằng Khuấy đều mẫu bằng Mở máy phá mẫu Cho 2ml nước mẫu Cho 2ml nước cất Máy khuấy máy khuấy từ DRB200 , 150oC vào ống COD hoặc vào ống COD khác
0,2 ml , nếu thang đo 15000mg/l
hoặc 0,2 ml nếu thang đo 15000mg/l
Cho ống vào máy Tắt máy làm nguội Lắc vài lần Đợi ống nguội Chọn chương trình Phá mẫu 2h tới 120oC đến nhiệt độ phòng
Quá trình phân tích
Lau bên ngoài ống Cho ống trắng vào máy Nhấn Zero Cho ống đo vào máy Nhấn READ Sứ dụng các dung dịch chuẩn COD với quy trình như trên để kiểm tra độ chính xác Thành phần Hóa chất COD : - Potassium Chromate là chất Oxy hóa mạnh -Acide Sulfuric , hỗ trợ quá trình Oxy hóa -Muối Bạc dùng làm xúc tác -Muối thủy ngân dùng kết tủa các ION Clorua ảnh hưởng đến quá trình Oxy hóa Bước sóng phân tích :
Phương pháp Hach COD
– Phương pháp Dichromate Reactor Digestion
• Mức cao – 20-1500mg/L COD • Mức thấp – 3-150mg/L COD
• EPA chứng nhận phương pháp này
Phương pháp Hach COD
• Các phương pháp dùng cho kiểm soát quy
• Mức cực thấp– 1-40mg/L COD • Mức cực cao – 250-15,000mg/L COD
trình (không phải đã được EPA chứng nhận) – Phương pháp Dichromate Reactor Digestion
Phương pháp Hach COD
• Các phương pháp dùng cho kiểm soát quy
nhân oxy hóa
trình (không phải đã được EPA chứng nhận) – COD2 – không có thủy ngân trong thuốc thử – Mangan III COD – sử dụng muối mangan như tác
COD vs BOD
COD vs BOD
• Biết được lượng chất ô nhiễm hữu cơ đang đổ vào trong hạ nguồn trong vòng 2 giờ so với mất 5 ngày
– COD là phương pháp đo ổn định hơn
• Tại sao so sánh COD với BOD? – Kiểm soát quá trình nhanh hơn
COD vs BOD
• BOD phải được phân tích chính xác theo đúng yêu cầu trong quy định của NPDES!
COD vs BOD
– Mỗi test sử dụng phương pháp oxy hóa khác nhau
• BOD – vi sinh vật • COD – hóa chất (potassium dichromate)
• Tại sao COD lại ổn định hơn BOD?
COD vs BOD
• Vi sinh vật thì phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và
sinh vật
các yếu tố khác trong nước. – Hiệu suất oxy hóa phụ thuộc vào điều kiện của vi
COD vs BOD
• Potassium dichromate oxy hóa mà không cần
phải quan tâm đến điều kiện nước.
COD vs BOD
– Phương pháp đo COD luôn cho kết quả cao hơn
phương pháp đo BOD
• Kén chọn vs Ăn tạp
COD
BOD
COD vs BOD
– Phụ thuộc! – Sự tương quan giữa COD và BOD có thể tồn tại
hoặc không tồn tại tùy thuộc vào thành phần mẫu, sự thay đổi theo mùa và các yếu tố khác.
• COD có thể liên quan với BOD?
COD vs BOD
– Thu thập số liệu kinh nghiệm
• Số liệu COD và BOD của cùng loại mẫu theo cùng
một thời gian nào đó
– Số liệu từ đồ thị
• Vẽ đồ thị số liệu COD và BOD để xác định hệ số
tương quan tồn tại hay ko tồn tại
• Làm sao xác định mối tương quan đó?
COD vs BOD
Influent COD and BOD
l
Influent BOD
/
Trong ví dụ n ày, hệ số tương quan tính được là
Influent COD
e u a V L g m
COD = 1.75 BOD
500 400 300 200 100 0
3/7/01
3/1/01
3/5/01
3/9/01
3/3/01
3/11/01
3/13/01
3/15/01
Date
COD – Ghi nhớ
• COD đo gián tiếp khối lượng chất hữu cơ. • COD đo chất hữu cơ bị oxy hóa với tác nhân oxy hóa mạnh và đo lượng oxy bị tiêu thụ trong phản ứng.
• Mối tương quan giữa COD và BOD thì tùy thuộc nhiều yêu tố và không phải lúc nào cũng tồn tại được.
