Khoa học về nhu cầu Oxy hóa học , nhu cầu Oxy sinh học và Tổng carbon hữu cơ Phần II (tiếp theo phần I )

Sử dụng Di Chromate trong phân tích COD

Di-chromate đã được sử dụng để oxy hóa chất hữu cơ cho hơn 70 năm. Nó đã được ưa thích hơn các chất oxy hóa khác vì khả năng oxy hóa vượt trội của nó trên nhiều loại mẫu khác nhau, và rất dễ để sử dụng. Các xét nghiệm đo lượng oxy tương đương với lượng hữu cơ  bị oxy hóa bởi kali dicromat trong dung dịch 50% axit sunfuric. Nói chung, một hợp chất bạc được thêm vào như một chất xúc tác để thúc đẩy nhanh quá trình oxy hóa của một loại các hợp chất hữu cơ nào đó. Một hợp chất thủy ngân có thể được thêm vào để giảm sự nhiễu từ từ các ion clorua.

Có hai phương pháp phá hủy mẫu được sử dụng trong xét nghiệm COD:

Phương pháp phá hủy mẫu loại lớn(macro) và mẫu thể tích nhỏ (micro). Phương pháp phá mẫu lớn yêu cầu không gian đáng kể ,nhiều thiết bị và thể tích thuốc thử lớn cho mỗi thử nghiệm. Mỗi thiết lập bộ phá hủy mẫu lớn bao gồm một bình cầu (1 L ) , bộ bình ngưng tụ thủy tinh kèm ống dẫn, bếp nhiệt , giá đỡ phòng thí nghiệm, và kẹp. Thể tích mẫu cũng tương đối lớn. Do những bất tiện này, phương pháp Macro được thay thế bằng phương pháp micro. Phương pháp micro  giảm thiểu tiêu thụ thuốc thử , giảm không gian và thiết bị cần thiết xuống một bếp phản ứng(COD REACTOR) sẽ phá hủy tới 25 mẫu (Model củ ) hoặc 15-30 mẫu (model mới HACH DRB200) cùng một lúc. Mỗi một xét nghiệm là một ống - Vial tự chứa sẳn chất thử dùng một lần,mà được nhét vào lổ trên bếp phản ứng ( COD REACTOR) . Thuốc thử và lượng mẫu nhỏ hơn đáng kể, làm giảm chi phí thuốc thử và lượng chất thải độc hại.

Thời gian phá mẫu hai giờ có thể giảm nếu được Quan sát quá trình thận trọng. Nhiều loại chất thải được phá hủy hoàn toàn trong 30 phút và ít hơn tại 150 ° C là nhiệt độ phá mẫu thông thường. Thời gian phá mẫu hoàn toàn có thể được ghi nhận thông qua kinh nghiệm hoặc bằng cách sử dụng phép đo so màu mà sẽ được thảo luận sau .

Sau khi hoàn thành bước oxy hóa, lượng dichromate tiêu thụ được xác định bằng chuẩn độ hoặc so màu, bằng việc xác định hoặc Cr (III) bị khử tạo ra , hoặc Chromate (Cr VI) còn lại chưa phản ứng hết . Kết thúc phản ứng là các sản phẩm CO2,H2O và các dạng ion Cr .

Phương pháp Micro có một số lợi thế so với phương pháp Macro, bao gồm cả việc thu hồi các chất hữu cơ dễ bay hơi, thể tích mẫu nhỏ , loại bỏ các thiết bị cồng kềnh,và giảm lượng thuốc thử tốn kém dẫn đến giảm thải ra môi trường chất thải độc hại .

Hóa học phân tích COD bằng Dicromate

Khi chất hữu cơ bị oxy hóa bởi dichromate trong dung dịch axit sunfuric, hầu hết các carbon được chuyển đổi thành C0₂. Hydro được chuyển đổi thành H₂0. Phản ứng sau  được minh họa khi sử dụng chất chuẩn chính, phthalate kali (KHP), làm ví dụ:

2 KC₈H₅O₄ + 10 K₂Cr₂O₇ + 41H₂O ->16 CO₂ + 46 H₂O + 10 Cr₂ (SO₄)₃ + 11 K₂SO₄

Các ion DICROMAT (Cr₂O₇) tạo thành các dung dịch màu vàng cam.Khi dichromate bị khử thành ion Cr (Cr⁺³),dung dịch trở nên màu xanh. Trạng thái hóa trị trung gian cũng có thể

xảy ra. Điện thế khử tiêu chuẩn E (25 ° C với pH = 0) khoảng 1,36 volt. Điện thế thực tế sẽ thay đổi theo nhiệt độ, pH và tỷ lệ dichromate với nồng độ ion crom(Cr⁺³)

theo phương trình sau:

au:                                    

Độ chính xác

Một số mẫu đã được thử nghiệm bằng phương pháp Dichromate dựa vào thuốc thử HACH với thang đo cao ,  thấp và cực thấp. Kết quả được đưa ra trong Bảng 3 dưới đây.

Bảng 3 – Độ chính xác sử dụng phương pháp đo COD bằng Dichromate.

Ưu điểm và Nhược điểm Phương pháp Di chromate

Ưu điểm

*Dichromate hoàn thành quá trình oxy hóa hoàn toàn khi được sử dụng với chất xúc tác và thời gian phá hủy là hai giờ.

*Dichromate ổn định ở nhiệt độ phòng , khi bảo vệ khỏi tiếp xúc với ánh sáng.

Nhược điểm

*Một số hợp chất hữu cơ chỉ bị oxy hóa một phần.

*Một số hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như pyridine, là không bị oxy hóa.

*Có thể có nhiễu từ các chất ô nhiễm vô cơ,chủ yếu là các ion clorua.

*Nhiệt độ phản ứng bị giới hạn bởi nhiệt phá hủy của chất oxy hóa.

*Dichromate được phân loại là chất gây ung thư.

Cải thiện các xét nghiệm COD bằng Dichromate

Thông qua nghiên cứu cẩn thận, nhiều nhược điểm xét nghiệm COD đã được khắc phục hoặc giảm đáng kể . Quá trình oxy hóa không hoàn toàn của hydrocacbon aliphatic,

axit hữu cơ hoặc rượu đã được cải thiện bằng cách sử dụng ion bạc làm chất xúc tác. Một số hợp chất không bị oxy hóa ngay cả với chất xúc tác. Cân nhắc chất thải bỏ khi xét nghiệm đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong thử nghiệm hóa học.Mặc dù phương pháp này giảm thiểu khối lượng chất thải được tạo ra, COD dichromate sau phá hủy không chứa crôu7m hóa trị sáu, nhưng phải được coi là chất thải nguy hại vì có thủy ngân.

Bài sau chúng tôi sẽ giới thiệu tiếp phương pháp đo dùng Mangan III Sunfate

Đây là phương pháp đo COD mới , hoàn toàn tương đương với sử dụng dichromate .Phương pháp này giảm hoàn toàn chất thải nguy hại ra môi trường.