Pomiar chemicznego zapotrzebowania na tlen w zakładach uzdatniania wody

Republished with permission from Water Online: "A Safe, No-Hassle Way To Measure Chemical Oxygen Demand," September 14, 2016

Pomiar tlenu chemicznego

Wprowadzenie

Wiele oczyszczalni regularnie bada chemiczne zapotrzebowanie na tlen. Niektóre metody badań laboratoryjnych mogą być czasochłonne i narażać techników na kontakt z toksycznymi chemikaliami. Ponadto zakłócenia ze strony składników w próbkach mogą wpływać na wyniki testu.

Jesteśmy światowym liderem w branży nauk przyrodniczych i wyprodukowaliśmy zestawy testowe do pomiaru wielu analitów. Water Online rozmawiał z nami o postępach w pomiarze chemicznego zapotrzebowania na tlen.

Pytania

Dlaczego pomiar chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) jest ważny?

Dla większości użytkowników ChZT jest ważne jako wskaźnik tego, ile tlenu będzie potrzebne do przetworzenia przychodzących strumieni odpadów, co z kolei napędza wykorzystanie sprzętu do napowietrzania i ostatecznie energii elektrycznej. Znajomość poziomów ChZT pozwala użytkownikom na precyzyjne dostrojenie zużycia energii i uniknięcie nadmiernych rachunków za energię. Na wyższym poziomie, ChZT jest również istotnym pomiarem wykorzystywanym do określenia, jak duży wpływ odprowadzana woda będzie miała na odbiornik. ChZT jest powszechnie stosowany jako estymator biologicznego zapotrzebowania na tlen (BZT), ponieważ test jest znacznie prostszy i bardziej niezawodny. W dobrze znanych zastosowaniach stosunek BZT do ChZT jest ustalony i stosunkowo łatwo jest ekstrapolować stężenie BZT z testu ChZT.

Jakie metody testowe są zwykle używane do określania ChZT w laboratoriach wody i ścieków?

Najczęstszą metodą testową jest analiza kolorymetryczna po utlenieniu ChZT kwasem i użyciu związków wskaźnikowych, takich jak sześciowartościowy dwuchromian. W niektórych przypadkach istnieją jednak związki, które zakłócają analizę kolorymetryczną, a do określenia poziomów ChZT wymagane jest miareczkowanie.

Które składniki zakłócają wyniki testu?

W zależności od składu strumienia wody, istnieje szereg związków, które mogą zakłócać testy ChZT, gdy występują w bardzo wysokich stężeniach. Chrom, azotyn, siarczyn, azotan sodu, siarczan sodu, fosforan sodu i chlorek mogą potencjalnie wpływać na dokładność, gdy występują w wystarczająco wysokich stężeniach. Najczęstsze zakłócenia pochodzą jednak od chlorków, ponieważ mogą one przyczyniać się do fałszywie wysokich wyników podczas testowania poziomów ChZT.

Czy dostępne są jakieś metody testowe dla zakładów odsalania lub innych laboratoriów, które muszą badać wodę morską, słonawą lub zanieczyszczone wody o wysokim poziomie chlorków?

W przeszłości poziomy chlorków przekraczające 2000 mg/l powodowały wiele problemów z analizą ChZT. Wody morskie i słonawe mogą przekraczać ten limit o rząd wielkości, a niektóre procesy przemysłowe mogą skutkować próbkami o poziomie chlorków przekraczającym 100 000 mg/l. Dostrzegając ten problem w branży, opracowaliśmy serię zestawów testowych ChZT, które zawierają etap ekstrakcji chlorków, który zapewnia wyeliminowanie zakłóceń wynikających z wysokiej zawartości chlorków i uzyskanie dokładnych wyników testów.

Dlaczego chlorki muszą być usuwane/ekstrahowane z próbek do badania ChZT?

Chlorki w dowolnym stężeniu zakłócają spektrofotometryczną analizę ChZT. Aby to zrekompensować, większość zestawów testowych wymaga wstępnej obróbki polegającej na dodaniu siarczanu rtęci w celu wytrącenia chlorków. Działa to jednak tylko do 2000 mg / l chlorku, zanim dodanie większej ilości siarczanu rtęci zagrozi dokładności testu, ponieważ ostateczny test wymaga dość precyzyjnego stosunku wody i kwasu siarkowego.

Jak chlorek jest usuwany z próbki?

Oczekujący na opatentowanie proces ekstrakcji chlorków obejmuje użycie kwasu siarkowego do wytworzenia gazowego HCl (chlorowodoru), który jest następnie wychwytywany przez rurkę absorpcyjną HCl i wskaźnik wapna sodowanego. Proces ten wymaga więcej czasu niż konwencjonalna analiza fotometryczna ChZT, ale nadal jest mniej czasochłonny niż konwencjonalny test miareczkowy.

Jakie elementy są potrzebne do pomiaru ChZT w próbkach o wysokiej zawartości chlorków przy użyciu testu komórkowego ChZT?

Oprócz zestawu testowego ChZT do zastosowań o wysokim zasoleniu, laboratoria będą potrzebować kwasu siarkowego o certyfikowanej niskiej zawartości ChZT, rurek absorpcyjnych HCl, wapna sodowanego, kolb i mieszadła magnetycznego z regulacją prędkości. Z wyjątkiem kolb i aparatu do mieszania, możemy dostarczyć laboratoriom pozostałe komponenty niezbędne do przeprowadzenia testu.

Dlaczego wapno sodowane jest lepszym wyborem jako materiał absorpcyjny niż wodorotlenek wapnia?

Użycie wapna sodowanego zamiast wodorotlenku wapnia jest zalecane, ponieważ wapno sodowane oferuje lepszą zdolność absorpcji w tym zastosowaniu, a także zapobiega skraplaniu się pary wodnej z powrotem do roztworu. Zaobserwowano, że ta pozornie drobna cecha poprawia dokładność pomiaru.

Jakie są zalety stosowania testu komórkowego ChZT w porównaniu z otwartym refluksem i metodą miareczkowania?

Oprócz natychmiastowej korzyści w postaci krótszego czasu i mniejszego nakładu pracy technika, korzystanie z zestawów do testów komórkowych zmniejsza ilość toksycznych chemikaliów o współczynnik 10, a całkowitą objętość odpadów o blisko współczynnik 20. Dodatkowo, zestawy testów komórkowych zmniejszają ilość ekspozycji techników laboratoryjnych na toksyczne chemikalia.

Jakie są korzyści ze stosowania bezrtęciowych testów komórkowych ChZT?

Oprócz omówionych powyżej zestawów testowych ChZT o wysokim zasoleniu, opracowaliśmy zestaw testowy ChZT niezawierający rtęci. W wielu częściach świata zanieczyszczenie rtęcią staje się coraz większym problemem dla techników laboratoryjnych, a także agencji regulacyjnych. Opracowując zestaw testowy niezawierający rtęci, stworzyliśmy kolorymetryczną metodę testową, którą można wykorzystać do szybkiej analizy poziomów ChZT bez obawy o zanieczyszczenie rtęcią lub naruszenie wymogów prawnych.