Định nghĩa nước thải và phương pháp xác định COD trong nước thải

1. Nước thải là gì?

Là nước được thải ra sau khi đã sử dụng, hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn có giá trị trực tiếp đối với quá trình đó nữa. Nước thải có thể có nguồn gốc từ hoạt động của các hộ gia đình, công nghiệp, thương mại, nông nghiệp, nước chảy tràn bề mặt, nước mưa bão, dòng vào cống ngầm hoặc nước thấm qua.

2. Sử dụng phương pháp xác định COD trong nước thải

Trong thí nghiệm xử lý nước thải nói chung phép đo COD được dùng để xác định nồng độ các chất bẩn hữu cơ và đôi khi để xác định gián tiếp mật độ sinh khối X. Trong thí nghiệm nitrat hoá, vì nồng độ HC không đáng kể, NH4+ thì không bị oxi hoá bởi các chất oxy hoá thông thường nên COD chỉ được dùng để xác định gián tiếp mật độ sinh khối X.

Nhu cầu oxy hoá học (COD) được định nghĩa như là lượng oxy (tính bằng mg) tương đương với lượng các chất có thể bị oxy hoá bằng một tác động nhân oxy hoá mạnh như K2Cr2O7 hay KMnO4 có trong một lít mẫu.

Trong thực tế có rất nhiều phương pháp để xác định COD nhưng phương pháp mà được ưa chuộng hơn cả đó là phương pháp bicromat bởi nó là một phương pháp cho khả năng oxy hoá tốt nhất, hiệu suất của nó có thể đạt được gần 95% đến 100% theo giá trị lí thuyết đối với một số chất hữu cơ.

3. Phương pháp xác định

Nguyên tắc của phương pháp

Đun hồi lưu với kalibicromat K2Cr2O7 và chất xúc tác là bạc sunfat Ag2SO4 trong môi trường axit H2SO4 đặc. Phân tích mẫu nước phản ứng diễn ra như sau:

Quá trình oxy hoá cũng có thể được viết

Như vậy 1 mol O2 sẽ tiêu thụ 6 mol electron để tạo ra 2 mol Cr3+. Trong đó, mỗi mol O2 tiêu thụ 4 mol electron để tạo ra nước, do đó 1 mol Cr2O72- tương đương với 3/2 mol O2.

Bạc sunfat dùng để xúc tác cho quá trình oxy hoá của các chất hữu cơ phân tử lượng thấp.

Các ion Cl- gây cản trở cho quá trình phản ứng

Để tránh sự cản trở trên, người ta cho thêm thuỷ ngân(II) sunfat để tạo phức với Cl-. Ngoài sự cản trở của ion Cl- còn phải kể đến sự cản trở của nitrit (NO2-), tuy nhiên với lượng NO2- là 1-2 mg/L thì sự cản trở của chúng được xem là không đáng kể, còn việc tách chúng ra khỏi mẫu thì cần thêm một lượng axit sunfamic với tỉ lệ 10 mg/1 mg NO2-.

Xác định COD bằng cách đo mật độ quang của dung dịch sau phản ứng và được làm nguội tới nhiệt độ phòng ở bước sóng 600 nm

Phản ứng hóa học:

Hỗn hợp phản ứng: hoà tan 10,216g K2Cr2O7 loại tinh khiết, sấy sơ bộ ở 103 oC trong 2 giờ, thêm 167 mL dung dịch H2SO4 và 33,3g HgSO4. Làm lạnh và định mức tới 1000 mL.

Thuốc thử axit: pha thuốc thử theo tỉ lệ 22g Ag2SO4/4kg H2SO4. Để dung dịch pha khoảng 1 đến 2 ngày để lượng bạc sunfat hoà tan hoàn toàn.

Dung dịch chuẩn kaliphtalat (HOOCC6H4COOK): sấy sơ bộ một lượng kaliphtalat ở nhiệt độ 120 oC. Cân 850 mg kaliphtalat hoà tan và định mức thành 1 L. Dung dịch này chứa 1 mg O2/mL.

Các hoá chất và dụng cụ máy móc

HgSO4, tkpt
H2SO4 đặc, tinh khiết
Máy so màu: UV-Vis Spectrometer Shimadzu UV-1201
Máy phá mẫu COD Hach
Ống phá mẫu có nắp vặn kín bằng TFE
Pipet các loại

Phương pháp xác định

Lấy vào ống phá mẫu 2,5 ml mẫu, thêm vào 1,5 ml dung dịch phản ứng và 3,5 ml dung dịch thuốc thử axit. Đem đun trên máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 150 oC trong vòng 2h. Lấy ra đem để nguội, đem đo mật độ quang tại bước sóng 600 nm.

Xây dựng đường chuẩn

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ thay đổi từ 20 – 1000 mg O2/L. Tiến hành xử lý và phá mẫu và đo hấp thụ quang ABS tương tự như trên. Để đảm bảo độ tin cậy các mẫu đều được đo hai lần, lấy giá trị trung bình.