كيفية القضاء على تأثير محتوى أيون الكلوريد الزائد عند قياس COD؟

يعتبر COD عنصرًا لا غنى عنه في مراقبة جودة المياه. ويقصد بها كمية المادة المؤكسدة المستهلكة عند معالجة عينات المياه بالمؤكسدات القوية تحت ظروف معينة. ويعبر عنها بوحدة مليجرام/لتر من الأكسجين. يعكس الطلب الكيميائي للأكسجين درجة تلوث المياه عن طريق تقليل المواد.

أثناء عملية الكشف والتحليل، تتأكسد عينات الماء Cl- بسهولة بواسطة المواد المؤكسدة. كمية كبيرة من Cl- تجعل نتيجة القياس عالية. يعد قياس مياه الصرف الصحي ذات نسبة الكلور العالية والمنخفضة من COD مشكلة صعبة الآن.

في الرصد الفعلي، وجد أن العديد من أنواع مياه الصرف الصحي، مثل مياه الصرف الصحي الكيميائية، ومياه الصرف الصحي الغلوتامات أحادية الصوديوم، ومياه الصرف الصحي لمعالجة المأكولات البحرية، تحتوي على نسبة عالية من الكلور. يجب قياس قياس COD بعد حماية Cl-.

في GB11914-89 "تحديد الطلب على الأكسجين الكيميائي لجودة المياه - طريقة ثنائي كرومات البوتاسيوم"، تمت الإشارة بوضوح إلى أنه عندما يكون محتوى Cl- في عينة الماء مرتفعًا للغاية، يجب استخدام عوامل التدريع مثل كبريتات الزئبق. يضاف لحمايتها. وتتجلى العوامل المؤثرة بشكل رئيسي في نقطتين:

1. يتأكسد Cl- بواسطة المادة المؤكسدة، وبالتالي يستهلك المادة المؤكسدة ويؤدي إلى ارتفاع نتيجة القياس. معادلة التفاعل المحددة هي:

6Cl-+Cr2O72-+14H+→3Cl2+2Cr3-+7H2O

2. يضاف ملح الفضة إلى نظام التفاعل كمحفز. Cl- يتفاعل مع الفضة لتكوين ترسيب AgCl، الذي يسمم المحفز ويؤثر على نتيجة القياس.

يعد تخفيف عينات المياه إحدى الطرق البسيطة والفعالة. يشير المعيار الوطني أيضًا إلى تخفيف عينات المياه التي يتجاوز محتوى الكلور فيها 1000 ملجم/لتر، ولكن بالنسبة لعينات المياه التي تحتوي على نسبة عالية من الكلور وانخفاض COD، فإن مضاعف التخفيف المرتفع للغاية سيؤثر على دقة القياس. في الوقت الحاضر، هناك العديد من الطرق للقضاء على تداخل Cl-، بما في ذلك طريقة ملح الزئبق، وطريقة ترسيب ملح الفضة، وطريقة تصحيح المنحنى القياسي، وطريقة تصحيح الكلور، وطريقة الهضم المغلق، وطريقة الأكسدة منخفضة التركيز، وطريقة الأكسدة KI-KMnO4، طريقة إزالة الكلور ماصة للبزموت، الخ.

طريقة ملح الزئبق

وتسمى طريقة ملح الزئبق أيضًا الطريقة المعقدة لكبريتات الزئبق، وهي طريقة حماية الكلور في المعيار الوطني. بمعنى، يتم استخدام HgSO4 كعامل إخفاء Cl، ويفضل أن تكون نسبة الكتلة من HgSO4 إلى Cl- 10:1.

تكون هذه الطريقة فعالة جدًا عندما يكون تركيز كتلة الكلورين أقل من 200 ملجم/لتر، ولكن عندما يكون تركيز الكلورين مرتفعًا جدًا، تظل نتيجة القياس مرتفعة، ويزداد الخطأ مع زيادة تركيز الكلورين.

نظرًا لأن HgSO4 نفسه شديد السمية، ومن الصعب التعامل مع ملح الزئبق الموجود في سائل النفايات، وسيسبب تلوثًا ثانويًا للبيئة، فإن العديد من البلدان الآن لا تدعو إلى استخدام هذه الطريقة للقضاء على تداخل أيونات الكلوريد، و يميلون أكثر إلى البحث عن طرق قياس غير سامة وخالية من التلوث.

طريقة الملح الفضي

طريقة الترسيب بالملح الفضي هي طريقة لإضافة AgNO3 لتوليد ترسيب AgCl لإزالة تأثير Cl-. إنها مناسبة لعينات المياه التي يزيد تركيز كتلة الكلور فيها عن 10000 ملجم/لتر.

تحتوي هذه الطريقة عادة على شكلين: الأول هو إضافة AgNO3 أثناء المعالجة المسبقة وأخذ المادة الطافية لتحديد قيمة COD. تتطلب هذه الطريقة كمية مناسبة من AgNO3 لجعل Cl- راسبًا تمامًا وليس مفرطًا. تستخدم الطريقة الأخرى AgNO3 وKCr(SO4)2 كعوامل إخفاء لـ Cl-. يتمثل دور KCr(SO4)2 في تثبيط تفاعل الأكسدة لكمية صغيرة من Cl- أثناء عملية الهضم.

تستخدم طريقة الترسيب بملح الفضة أملاح الفضة الثمينة، مما يزيد من تكلفة التحديد. لذلك، من الضروري إعادة تدوير الفضة وإعادة استخدامها. عيب آخر هو أنه عندما يترسب AgCl، سيتم فقدان جزء من المادة العضوية في عينة الماء من خلال الترسيب المشترك والتلبد، مما يجعل نتيجة التحديد منخفضة.

طريقة تصحيح المنحنى القياسي

خطوات طريقة تصحيح المنحنى القياسي: قم أولاً بإعداد منحنى قياسي لكلوريد الصوديوم بتركيزات مختلفة من الكلورين وتحديد قيمة COD، ورسم المنحنى القياسي COD-Cl-. ثم خذ عينتين متطابقتين من الماء، واحدة لتحديد قيمة COD دون إخفاء Cl-، المسجلة كإجمالي COD، والأخرى لتحديد محتوى أيون الكلوريد. ابحث عن قيمة COD المقابلة على المنحنى القياسي، المسجلة كـ COD·Cl-، والفرق بين إجمالي COD وCOD·Cl- هو قيمة COD الحقيقية للعينة.

لا تستخدم طريقة تصحيح المنحنى القياسي أملاح الزئبق وأملاح الفضة، وهي صديقة للبيئة واقتصادية، وهي الطريقة المفضلة في المختبر.

طريقة تصحيح الكلور

أثناء عملية الهضم، يتم استخدام جهاز امتصاص الارتجاع لتصدير Cl2 المتولد وامتصاصه بمحلول NaOH، ومعايرته بمحلول Na2S2O3 القياسي. يتم تحويل كمية Na2S2O3 المستهلكة إلى كمية الأكسجين المستهلكة، وهي قيمة تصحيح Cl-.

القيمة الفعلية لـ COD لمياه الصرف الصحي هي الفرق بين القيمة الظاهرة لـ COD وقيمة التصحيح لـ Cl-. تعتبر هذه الطريقة مناسبة لتقدير مياه الصرف الصحي ذات المحتوى العالي من الكلور مع محتوى أيون الكلوريد أقل من 20,000 ملجم/لتر وCOD أكبر من 30 ملجم/لتر. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة تتطلب تجارب دقيقة للغاية، وإلا فإنها ستجلب المزيد من الأخطاء.

طريقة الهضم المختومة

المبدأ الأساسي هو هضم وتحديد COD في حاوية مغلقة. عندما يتأكسد Cl- في الماء إلى Cl2 ويصل إلى توازن الغاز والسائل، لم يعد من الممكن أكسدة Cl-. باستخدام عامل اخفاء مناسب، يمكن تحديد قيمة COD للعينة.

بالمقارنة مع الطريقة القياسية، فإن نتائج هذه الطريقة تتمتع بدقة ودقة أعلى. تشير البيانات إلى أن دقة تحليل COD لمياه الصرف الصحي عالية الكلور باستخدام طريقة الهضم المختوم عالية. عندما يكون COD بين 100 ملجم/لتر و1000 ملجم/لتر وتركيز أيون الكلوريد أقل من 10000 ملجم/لتر، يكون الخطأ النسبي لهذه الطريقة أقل من أو يساوي 4.2%. ويستغرق الهضم المختوم وقتا قصيرا، ولكن هذه الطريقة لها مخاطر معينة، لذا يجب التأكد من سلامة التجربة.

طريقة الأكسدة KI-KMnO4

في ظل الظروف القلوية، يتم استخدام KMnO4 لأكسدة المواد الموجودة في مياه الصرف الصحي، ويتم تقليل KMnO4 المتبقي باستخدام KI، ثم يتم معايرته بمحلول Na2S2O3 القياسي، ويتم تحويل كمية Na2S2O3 المستهلكة إلى كمية الأكسجين المستهلكة، وبالتالي الحصول على قيمة COD .

ومع ذلك، فإن القيم المقاسة لهذه الطريقة وطريقة الأكسدة K2Cr2O7 مختلفة. هناك نسبة K بين الاثنين. لذلك، ما عليك سوى معرفة هذه النسبة K لتحويل قيمة COD المقاسة بطريقة الأكسدة KI-KMnO4. هذه الطريقة مناسبة لمياه الصرف الصحي التي يتراوح محتوى الكلور فيها من عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من الملليجرامات لكل لتر، ولكنها تحتاج إلى قياس قيمة K، لذا فهي مرهقة للغاية.

طريقة إزالة الكلور ماصة للبزموت

يتم إطلاق Cl- الموجود في عينة الماء على شكل غاز HCl في السائل الحمضي، ويتم امتصاصه وإزالته بواسطة مادة ماصة البزموت، ومن ثم يتم تحديد قيمة COD.

دقة وضبط هذه الطريقة لا تختلف كثيرا عن الطريقة القياسية، ولكن طريقة الهضم مختلفة، باستخدام الهضم بالميكروويف أو الهضم بالفرن.

الأساليب المذكورة أعلاه للقضاء على الكلور- التدخل لها قيود في العملية التجريبية الفعلية، وكل طريقة تحتاج إلى مزيد من التحسين. في الوقت الحاضر، عندما يكون تركيز الكلور في عينة المياه ضمن 1000 ملجم/لتر، فإننا نعطي الأولوية لاستخدام الطريقة القياسية الوطنية؛ عندما يتجاوز تركيز الكلور 1000 ملغم/لتر ويكون تركيز COD في عينة الماء غير مرتفع، يمكننا التفكير في استخدام طريقة المنحنى القياسي.