COD là gì? Cụm từ viết tắt của Chemical Oxygen Demand có nghĩa là nhu cầu oxy hóa hóa học. Nhu cầu oxy hóa hóa học là lượng oxy cần thiết để hoàn toàn oxy hóa carbon hữu cơ thành CO2 và nước.
Trong lĩnh vực hóa học môi trường, nhu cầu oxy hóa hóa học COD là gì? Đây được xem như chỉ số cho lượng oxy có thể tiêu thụ bởi các phản ứng trong dung dịch. Nó được biểu thị bằng khối lượng oxy tiêu thụ trên thể tích dung dịch, với đơn vị là miligam trên lít (mg/L).
Bạn đang xem: Ý nghĩa của chỉ số COD trong hệ thống xử lý nước thải Nihophawa
Xét nghiệm COD được sử dụng để xác định lượng chất hữu cơ trong nước một cách dễ dàng. Ứng dụng phổ biến nhất của COD là đo lượng chất ô nhiễm có thể bị oxy hóa trong nước mặt hoặc nước thải. COD rất hữu ích vì nó cung cấp thông tin về ảnh hưởng của nước thải đối với đối tượng tiếp nhận, tương tự như nhu cầu oxy sinh học BOD.
Ý nghĩa của COD là gì?
Theo Wikipedia, nhu cầu oxy hóa hóa học là phương pháp thứ hai để ước tính lượng oxy trong nước sau hoạt động của vi khuẩn. Trái lại, việc đo nhu cầu oxy sinh học BOD được thực hiện bằng cách sử dụng vi sinh vật để nhân bản số lượng tự nhiên trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên, COD sử dụng chất oxy hóa mạnh như Kali dicromat hoặc Kali permanganate để oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thải trong điều kiện nhất định về nhiệt độ và độ axit.
Các thử nghiệm COD có ưu điểm là không bị nhiễu từ các chất độc hại. Thời gian hoàn thành chỉ mất từ 2 đến 3 giờ, trong khi BOD cần từ 5 đến 7 ngày.
Thử nghiệm COD là một quá trình hoàn toàn nhân tạo. Tuy nhiên, nó vẫn cung cấp kết quả có thể sử dụng để ước tính chính xác và tái chế các tính chất cần oxy trong nước thải. Thường thì thử nghiệm COD được sử dụng cùng với thử nghiệm BOD để ước tính lượng chất hữu cơ không phân hủy sinh học trong nước thải. Trong trường hợp các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học, COD thường chỉ khoảng 1.3 – 1.5 lần BOD.
Nếu kết quả COD gấp đôi so với BOD, có thể cho thấy có một phần đáng kể các chất hữu cơ trong mẫu nước không thể bị phân hủy bởi vi sinh vật thông thường. Một lưu ý nhỏ nữa là, nếu kết quả sau thử nghiệm COD vượt quá mức giới hạn quy định, thì mẫu nước này cần được coi là loại chất thải nguy hại và được xử lý một cách thích hợp.
Tổng quan về COD
COD test được thực hiện trên tất cả các hợp chất hữu cơ có thể bị oxy hóa hoàn toàn thành carbon dioxide bằng tác nhân oxy hóa mạnh trong điều kiện axit. Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hữu cơ thành carbon dioxide, amoni và nước được mô tả bởi công thức:
CnHaObNc + (n + – – c) O2 → nCO2 + ( – c) H2O + cNH3
Phương trình này không bao gồm nhu cầu oxy do quá trình nitrat hóa. Quá trình oxy hóa amoniac thành nitrat kết quả như sau:
NH3 + 2O2 → NO3- + H3O-
Trong quá trình kiểm tra COD, kali dicromat, một chất oxy hóa mạnh trong điều kiện axit, được sử dụng. Độ axit thường được điều chỉnh bằng cách thêm axit sulfuric. Phản ứng giữa kali dicromat và hợp chất hữu cơ diễn ra như sau:
CnHaObNc = dCr2O72- + (8d + c) H+ → H2O + cNH4+ + 2dCr3+
Xem thêm : I miss you là gì? Tổng hợp 100+ câu tiếng Anh cực deep
(Ở đây, d = + – -)
Thường thì dung dịch kali dicromat 0.25 N được sử dụng để xác định COD. Tuy nhiên, đối với mẫu có COD dưới 50 mg/L, nồng độ kali dicromat sẽ được giảm xuống để tăng hiệu quả. Trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, kali dicromat bị khử. Trong tất cả các phản ứng oxy hóa khử, thuốc thử bị oxy hóa và các chất còn lại bị khử, tạo thành Cr3+. Lượng Cr3+ này được xác định sau khi quá trình oxy hóa hoàn tất và được sử dụng như một chỉ số gián tiếp về hàm lượng hữu cơ của mẫu nước.
Đo lượng dư
Tất cả các chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn cần một lượng kali dicromat hoặc bất kỳ chất oxy hóa nào khác. Sau khi hoàn tất quá trình oxy hóa, lượng kali dicromat dư phải được đo để đảm bảo tính chính xác của lượng Cr3+.
Để làm điều này, kali dicromat dư được chuẩn hóa nồng độ bằng ferric ammonium sulfate (FAS) cho đến khi tất cả các chất oxy hóa dư đã được khử thành Cr3+.
Thường thì chỉ thị ferroin oxy hóa khử cũng được sử dụng trong quá trình chuẩn hóa này. Khi tất cả các điịtromat dư thừa đã được khử, chỉ thị ferroin sẽ chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ. Lượng sulfat amoni được thêm vào tương đương với lượng kali dicromat dư ban đầu trong mẫu.
Lưu ý: Chỉ thị ferroin ban đầu có màu đỏ tươi nhưng khi thêm vào mẫu có chứa kali dicromat, nó sẽ chuyển sang màu xanh lá cây.
Trong quá trình chuẩn hóa, màu của chỉ thị sẽ chuyển từ xanh lá cây sang màu xanh lam và cuối cùng là màu nâu đỏ. Chỉ thị ferroin sẽ chuyển từ màu nâu đỏ sang màu xanh nhạt khi bị oxy hóa.
Chuẩn bị chỉ thị Ferroin
Chuẩn bị dung dịch bằng cách thêm 1.485g 1.10-phenanthroline monohydrate vào dung dịch 695mg FeSO4.7H2O trong nước cất. Dung dịch màu đỏ sau đó được pha loãng thành 100ml.
COD có thể được tính toán bằng công thức: COD =
Trong đó, b là thể tích FAS đã sử dụng trong mẫu trống, s là thể tích FAS trong mẫu ban đầu và n là quy tắc của FAS. Nếu mm được sử dụng để đo thể tích, kết quả COD được tính theo mg/L.
COD cũng có thể được ước tính từ nồng độ các chất oxy hóa trong mẫu, dựa trên phản ứng hoá học tạo ra CO2 (giả sử tất cả cacbon đi vào CO2), H2O (tất cả hydrogen hợp thành H2O) và NH3 (tất cả nitơ chuyển thành NH3). Công thức như sau:
COD = (C/FW) . ( RMO) . 32
Trong đó:
Xem thêm : Công nghệ DNA tái tổ hợp
C là nồng độ chất oxy hóa trong mẫu,
FW là trọng lượng phân tử chất oxy hóa trong mẫu,
RMO là tỷ lệ số mol của oxy và số mol chất oxy hóa trong phản ứng với CO2, nước và amoni.
Ví dụ: C6H5OH + 7O2 → 6CO2 + 3H2O
COD = (500/94) . 7 . 32 = 1191 Wppm.
Nhiễm vô cơ
Một số mẫu nước có chứa hàm lượng chất vô cơ oxy hóa cao có thể gây trở ngại cho quá trình xác định COD. Trong số các chất này, clorua là nguồn gây nhiễm và gây nhiễu nghiêm trọng nhất do nồng độ cao trong hầu hết các nước thải. Phản ứng với kali dicromat diễn ra như sau:
6Cl- + Cr2O72- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
Trước khi sử dụng các chất thử khác, sulfat thủy ngân thường được thêm vào để khử nhiễu clorua.
Một số chất vô cơ khác gồm nitrite, sắt, sulfua. Axit sulfamic có thể được sử dụng để khử nhiễu nitrite. Sản phẩm thu được sẽ là khí N2.
Kết luận về khái niệm và ý nghĩa của COD là gì?
Trong nhiều năm qua, kali permanganate KMnO4, một chất oxy hóa mạnh, đã được sử dụng để đo nhu cầu oxy hóa hóa học. Các phép đo này đã được gọi là phép đo oxy tiêu thụ từ permanganate chứ không phải là nhu cầu oxy của các chất hữu cơ. Hiệu quả của kali permanganate trong quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ khác nhau.
Trong nhiều trường hợp, phép đo nhu cầu oxy sinh học BOD lớn hơn nhiều so với COD. Điều này cho thấy kali permanganate không thể hiệu quả trong oxy hóa tất cả các hợp chất hữu cơ trong nước. Làm cho nó trở thành một chất oxy hóa tương đối không tốt để đo COD.
Các chất oxy hóa khác như Ceric sulphate, kali iodate và kali dicromat đã được sử dụng để thay thế kali permanganate trong việc xác định COD. Trong số này, kali dicromat K2Cr2O7 đã được chứng minh là hiệu quả nhất. Chất này rẻ hơn, dễ tinh chế và có khả năng oxy hóa hầu như toàn bộ các hợp chất hữu cơ.
Trong các phương pháp này, thể tích cố định của chất oxy hóa được thêm vào mẫu dung dịch phân tích. Sau khi phân hủy quay lại ban đầu, nồng độ ban đầu của các chất hữu cơ trong mẫu có thể được tính bằng cách chuẩn hóa nồng độ hoặc đo quang phổ của chất oxy hóa còn lại.
Bài viết COD là gì do đội ngũ kỹ thuật viên tại Nihophawa hy vọng đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về COD. Đây là một chỉ số cực kỳ quan trọng trong quá trình phân tích và xử lý nước thải. Nếu bạn muốn lắp đặt và thi công hệ thống xử lý nước thải y tế, vui lòng để lại số điện thoại, Nihophawa sẽ trực tiếp tư vấn cho bạn.
