II. HOÁ CHẤT VÀ THIẾT BỊ:
BÀI 18 NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD)
(COD)
1. ĐẠI CƯƠNG:
Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong thành phần nước thải bằng phương pháp hóa học ( sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh).
Theo phương pháp này, chỉ trong một khoảng thời gian ngắn, hầu như toàn bộ các chất hữu cơ đã bị oxy hoá chỉ trừ một số rất ít trường hợp ngoại lệ, nhờ vậy cho phép xác định nhanh hàm lượng chất hữu cơ. Tuy nhiên phương pháp trên vẫn có nhược điểm là không thể phân biệt được giữa các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa hay trơ với oxy hóa sinh học.
Nhiều chất oxy hóa mạnh đã được nghiên cứu cho kiểm nghiệm COD như KMnO4, KI, K2Cr2O7. Trong đó, KMnO4 và KI cho hiệu quả oxy hóa kém (COD < BOD), chỉ có K2Cr2O7 tỏ ra hữu hiệu nhất.
1. Ý nghĩa môi trường
COD là thông số quan trọng để khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xác định hiệu quả của các công trình xử lý nước.
2. Phương pháp xác định
Phần lớn các chất hữu cơ đều bị oxy hóa bởi K2Cr2O7 trong môi trường acid, ở nhiệt độ 150 oC . Phản ứng diễn ra theo phương trình sau:
CnHaOb + cCr2O7 + 8cH+ nCO2 + (a/2 + 4 c)H2O + 2cCr3+
Với: c = 2/3 n + a/6 – b/3
Dựa vào hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu, chọn hàm lượng chất oxy hóa đặc hay loãng ( 0,1 N hay 0,025 N) cho thích hợp. Sau khi hản ứng oxy hóa xảy ra hoàn toàn, ta định phân lượng diromatkali dư bằng Fe(NH4)2SO4 theo phương trình:
6Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ -> 6Fe3+ + 3Cr3+ + 7 H2O
Trị số COD chính là lượng oxy tính từ hàm lượng K2Cr2O7 tham gia phản ứng oxy hóa.
1. Các yếu tố ảnh hưởng
Bằng phương pháp đun hoàn lưu dicromat, các hợp chất béo mạch thẳng, hợp chất nhân thơm và piridin không bị oxy hóa. Để gia tăng vận tốc phản ứng, sử dụng thêm Ag2SO4 làm chất xúc tác. Tuy nhiên, bạc dễ kết tủa với các ion thuộc họ halogen và chính các halogen cũng bị oxy hóa một phần bởi dicromat nên phải cho thêm HgSO4
vào dung dịch K2Cr2O7 để tạo phức bền HgCl42-. Lượng HgSO4 cho vào dung dịch theo tỉ lệ HgSO4/Cl = 10:1 .
Phương pháp oxy hóa có xúc tác cho phép oxy hóa được rựơu và acid mạch thẳng mà không oxy hóa được các hydrocacbon mạch vòng.
II. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT:
- Pipet 5 ml: 2 - Pipet 10 ml: 1
- Buret 50 ml: 1 - Erlen 100 ml: 5
- Ống COD : 5 - Tủ sấy 150oC
2.2. Hóa chất
Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,1 N: Hòa tan 4,913 g K2Cr2O7 (sấy ở 105oC trong 2 giờ) trong 500 ml nước cất, thêm vào 167 ml H2SO4 đậm đặc và 33,3 g HgSO4, khuấy tan, để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1 lít.
H2SO4: Hoà tan 5,5 gam Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc, để 1-2 ngày cho hoà tan hoàn toàn.
Dung dịch ferrous amonium sulfate (FAS 0,1N): Hoà tan 39,2 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào nước cất thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc và định mức thành 1 lít
Dung dịch ferrous amonium sulfate (FAS 0,025N): Hoà tan 9,8 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào nước cất thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc và định mức thành 1 lít
Dung dịch potasium hydrogen phthalate chuẩn (500 gO2/l): Hoà tan 425 mg potasium hydrogen phthalate đã sấy khô ở nhiệt độ 120oC trong 2 giờ vào nước cất và định mức thành 1 lít.
III. THỰC HÀNH:
3.1 Phương pháp đun hoàn lưu kín
Rửa ống COD và nút bằng dung dịch H2SO4 20% trước khi sử dụng Chọn thể tích mẫu và hóa chất theo bảng hướng dẫn sau:
Kích thước ống V mẫu, ml DD K2Cr2O7 , ml H2SO4, ml Vtc, ml 16 * 100 (mm) 2,5 1,5 3,5 7,5 20 * 150 (mm) 5,0 3,0 7,0 17,0 25 * 150 (mm) 10,0 6,0 14,0 30,0 Ong 10 ml 2,5 1,5 3,5 7,5
Cho vào ống COD V (ml)mẫu, dung dịch K2Cr2O7 0,1 N và H2SO4 theobảng hướng dẫn trên. lưu ý phản ứng xảy ra mạnh nên cần cho acid cẩn thận, chảy dọc theo thành ống nghiệm. Sau đó, lắc mẫu thật đều
Làm tương tự 2 mẫu trắng (thay mẫu bằng nước cất)
Cho ống nghiệm vào tủ sấy, nung ở nhiệt độ 150oC trong vòng 2 giờ (Nung kèm theo 1 ống mẫu trắng ở nhiệt độ 150oC)
Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ ra erlen, thêm 2 giọt chỉ thị ferroin và định phân bằng FAS 0,1 N. Kết thúc phản ứng khi dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ. Tương tự, định phân mẫu trắng đun và không đun.
3.2 Phương pháp đun hoàn kưu hở
Lấy 50 – 100 ml mẫu cho vào bình cầu COD
Lần lượt thêm vài viên bi thủy tinh,1 g HgSO4, 5 ml H2SO4, lắcđều cho tan HgSO4. Thêm 25 nl dung dịch K2Cr2O70,025N
Nối với hê thống đun hoàn lưu, cần thận thêm 70 ml H2SO4 qua phểu đặt trên miệng ống làm lạnh sau đó lắc nhẹ để trộn đều hỗn hợp. Bật bếp, đun hoàn lưu trong vòng 2 giờ.
Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ mẫu ra erlen, định phân bằng dung dịch FAS 0,025N. Kết thúc phản ứng khi dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ, ghi nhận thể tích FAS đã dùng.
IV. TÍNH TOÁN:
(Vođ – Vm) *8 * 1000 * CN
COD = --- V mẫu
- Vo: Thể tích FAS chuẩn độ mẫu nước cất, không đun; ml - Vođ : Thể tích FAS chuẩn độ mẫu nước cất,có đun; ml - Vm: Thể tích FAS chuẩm độ mẫu nước cần phân tích ; ml - CN: Nồng độ đương lượng của FAS; CN = 3*0.1/Vo
- V mẫu: Thể tích dung dịch mẫu, ml
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI: