HƯỚNG DẪN KIỂM TRA NHU CẦU OXY HÓA HỌC COD

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là một phép đo xử lý chất thải quan trọng trong mọi lĩnh vực từ các hệ thống nước thải đô thị đến xử lý nước  thải trong ngành công nghiệp, sản xuất,…

Thực hiện phép đo COD đúng cách rất quan trọng trong việc xác định hiệu quả xử lý nước thải và có thể giúp phát hiện bất kỳ vấn đề nào trong quá trình xử lý. Trong blog này, chúng tôi sẽ đề cập đến nhu cầu oxy hóa học là gì, cách kiểm tra và cách có được thiết bị tốt nhất cho các phép đo của bạn.

1. COD là gì?

2. Tầm quan trọng của COD

3. Cách đo COD

4. "Để tiến hành một phép đo COD, cần chuẩn bị những gì ?"

1. Nhu cầu oxy hóa học là gì?

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là phép đo gián tiếp lượng chất hữu cơ trong mẫu. Với phương pháp  này, bạn có thể đo hầu như tất cả các hợp chất hữu cơ có thể được oxy hóa bằng thuốc thử trong quá trình phá mẫu.

COD trái ngược với nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), dựa vào việc sử dụng vi sinh vật để phân hủy vật chất hữu cơ trong mẫu bằng cách hô hấp hiếu khí trong suốt thời gian ủ đã được quy định (thường là năm ngày).

BOD và COD tương quan với nhau trong hầu hết các mẫu, nhưng BOD luôn thấp hơn COD vì sự phân hủy sinh hóa của các chất hữu cơ thường không hoàn toàn bằng phương pháp hóa học.

2. Tầm quan trọng của nhu cầu oxy hóa học COD

COD là thước đo để xác định hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu, BOD và COD rất quan trọng trong nước thải để xác định lượng chất thải trong nước. Chất thải có nhiều chất hữu cơ cần được xử lý để giảm lượng chất thải hữu cơ trước khi thải ra vùng nước tiếp nhận.

Nếu các cơ sở xử lý nước không làm giảm hàm lượng hữu cơ trong nước thải trước khi nó đến vùng nước tự nhiên, các vi sinh vật trong nước tiếp nhận sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ.

Kết quả là, những vi sinh này cũng sẽ tiêu thụ oxy trong nước tiếp nhận như một phần của quá trình phân hủy chất thải hữu cơ. Sự suy giảm oxy này cùng với các điều kiện giàu chất dinh dưỡng được gọi là hiện tượng phú dưỡng, một tình trạng nước tự nhiên có thể dẫn đến cái chết của đời sống động vật.

Các công trình xử lý nước thải làm giảm COD và BOD bằng cách sử dụng chính những vi sinh này trong các điều kiện được kiểm soát. Các cơ sở này tạo các buồng sục khí được tiêm vi khuẩn chuyên biệt có thể phân hủy các chất hữu cơ trong một môi trường không gây hại cho nước tự nhiên. Việc giảm BOD được sử dụng trong các cơ sở này như một tiêu chuẩn cho hiệu quả xử lý.

Vì kiểm tra BOD mất năm ngày để hoàn thành, COD được sử dụng để giám sát quá trình xử lý trong các hoạt động hàng ngày. Quá trình kiểm tra COD chỉ mất vài giờ để hoàn thành.

Nếu BOD luôn được sử dụng, nước thải đã qua xử lý sẽ cần được giữ lại và vấn đề với quy trình xử lý sẽ không được phát hiện cho đến năm ngày sau! Điều này có nghĩa là nước thải sẽ cần được giữ lại cho đến khi kết quả có thể được xác minh.

Lời khuyên của Hanna: Do tốc độ kiểm tra nhanh, các cơ sở thường thiết lập mối tương quan giữa BOD và COD, sau đó chỉ chạy BOD thỉnh thoảng. Tuy nhiên, hãy nhớ kiểm tra với cơ quan quản lý địa phương của bạn để được tư vấn chi tiết về các chế độ kiểm tra BOD và COD.

3. Cách đo nhu cầu oxy hóa học

Như đã đề cập trước đây, COD đo chất hữu cơ bằng cách sử dụng chất oxy hóa hóa học. Điều quan trọng là phải sử dụng chất oxy hóa đủ mạnh để phản ứng với hầu như tất cả các chất hữu cơ trong mẫu. Trong lịch sử, kali permanganate đảm nhiệm vai trò này, nhưng nó được phát hiện là không nhất quán trong khả năng oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nhiều loại mẫu chất thải.

Hiện tại, hầu hết các xét nghiệm COD sử dụng kali dichromate làm chất oxy hóa. Kali dichromate là một muối crom hóa trị sáu có màu cam sáng và là một chất oxy hóa rất mạnh. Từ 95-100% vật liệu hữu cơ có thể bị oxy hóa bởi dichromate. Khi dichromate oxy hóa một chất, nó sẽ chuyển thành dạng crom hóa trị ba, có màu xanh lục sẫm.

Quá trình phá mẫu được thực hiện trên các mẫu với một lượng chất oxy hóa, axit sulfuric và nhiệt (150° C) đã cài đặt sẵn. Muối kim loại sẽ được thêm vào để ngăn chặn bất kỳ sự cản trở nào và để xúc tác quá trình phá mẫu. Quá trình hóa mẫu thường mất hai giờ để thực hiện.

Trong quá trình phá mẫu, cần phải có chất oxy hóa dư thừa; điều này đảm bảo quá trình oxy hóa  mẫu xảy ra hoàn toàn. Do đó, điều quan trọng là phải xác định lượng chất oxy hóa dư thừa. Hai phương pháp phổ biến nhất là chuẩn độ và so màu.

Phương pháp chuẩn độ xác định COD

Trong phương pháp chuẩn độ để xác định COD, lượng dichromate dư được phản ứng với chất khử là sắt amoni sulfate. Khi bổ sung từ từ sắt amoni sulfate (FAS) vào, lượng dicromat dư được chuyển thành dạng hóa trị ba.

Ngay sau khi tất cả lượng dichromate dư phản ứng, điểm tương đương đạt được. Điểm này có nghĩa là lượng sắt amoni sulfate đã thêm vào bằng với lượng dichromate dư. Các chất chỉ thị màu cũng có thể báo hiệu điểm cuối này, nhưng quá trình có thể được tự động hóa với một chất chỉ thị điện thế (như một điện cực).

Sau đó, bạn có thể tính toán lượng dichromate dùng trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ dựa trên lượng ban đầu chúng ta thêm vào và lượng còn lại.

Máy chuẩn độ điện thế tự động Hanna Instruments thực hiện phép đo xác định COD

Phương pháp so màu xác định COD

Bạn cũng có thể xem mức tiêu thụ dichromate bằng cách xem xét sự thay đổi độ hấp thụ của mẫu. Các mẫu hấp thụ ở các bước sóng cụ thể do màu của crom hóa trị ba (Cr³⁺⁾ và crom hóa trị sáu (Cr⁶⁺).

Bạn có thể định lượng lượng crom hóa trị ba trong mẫu sau khi phá mẫu bằng cách đo độ hấp thụ của mẫu ở bước sóng 600 nm trong máy đo quang hoặc máy quang phổ. Ngoài ra, độ hấp thụ của crom hóa trị sáu ở bước sóng 420 nm có thể được sử dụng để xác định lượng crom dư khi kết thúc quá trình phá mẫu để xác định giá trị COD.

Máy quang đo COD và đa chỉ tiêu Hanna Instruments

1. Tiến hành phá mẫu đo và mẫu blank. (Mẫu blank là ống thuốc thử được thêm vào đó nước khử ion). (Bạn có thể sử dụng lại mẫu blank miễn là thuốc thử sử dụng làm ống blank và ống đo mẫu có cùng số lot)

2. Sau khi phá mẫu để nguội các ống thuốc thử chứa mẫu đo và mẫu blank.

3. Zero máy đo với ống blank

4. Đọc giá trị COD của các ống mẫu

Phương pháp nào là tốt nhất?

Mặc dù cả hai phương pháp đều được EPA chấp thuận, nhưng chúng có những ưu và nhược điểm riêng.

Chuẩn độ ít tốn thiết bị hơn vì thiết bị duy nhất bạn cần là một buret, máy phá mẫu và ống phá mẫu. Tuy nhiên, thủ tục tốn nhiều công sức hơn một chút. Máy chuẩn độ tự động có thể giảm yêu cầu về nhận lực và có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác trong nước thải (ví dụ: độ kiềm, độ axit dễ bay hơi).

Mặc dù phép đo màu yêu cầu máy quang phổ hoặc máy đo quang, nó mang lại sự tiện lợi vì hầu hết các nhà sản xuất đều cung cấp thuốc thử trộn sẵn, vì vậy tất cả những gì bạn cần làm là chạy mẫu với hóa chất phá mẫu và hạn chế tiếp xúc.

Phép đo màu cũng giúp việc đo mẫu dễ dàng hơn vì tất cả những gì cần làm là phá mẫu và máy đo sẽ thực hiện các công đoạn còn lại. Vì những lý do này, phép so màu là phương pháp phổ biến nhất để đo COD.

4. "Quy trình đo COD bằng phương pháp so màu?"

Để tiến hành đo COD cần chuẩn bị một vài thiết bị. Dưới đây là những điều cơ bản về những gì bạn cần:

1. Máy phá mẫu

Cả hai phương pháp để kiểm tra COD đều yêu cầu bước phá mẫu, vì vậy quá trình phá mẫu của bạn là rất quan trọng để đảm bảo kết quả chính xác và có thể lặp lại. Để có kết quả tốt nhất, hãy tìm máy phá mẫu có nhiều nhiệt độ để bạn có thể sử dụng cho các ứng dụng khác, chẳng hạn như phốt pho tổng. Hầu hết các máy phá mẫu đều có bộ hẹn giờ, điều này rất quan trọng để giữ cho thời gian phá mẫu ổn định trong nhiều lần chạy.

Để an toàn hơn, hãy sử dụng nắp chắn bảo vệ trong quá trình phá mẫu để đảm bảo an toàn cho người thực hiện.

Máy phá mẫu Hanna Instruments

2. Máy đo màu hoặc máy quang phổ

Máy đo màu hoặc máy quang phổ là thiết bị sẽ đọc độ hấp thụ của các mẫu sau khi phá mẫu để tương quan với nồng độ COD. Cả hai thiết bị này đều có thể được sử dụng để đo COD, nhưng hai thiết bị này hơi khác nhau một chút.

Máy đo màu sử dụng bộ lọc để đo ánh sáng dưới dạng bước sóng cụ thể, nhưng máy quang phổ sử dụng một thiết bị cho phép đo trên một phổ rộng. Bất kể bạn chọn thiết bị nào, hãy tìm các kiểu máy có các phương thức được lập trình trước cho COD để dễ sử dụng.

3. Thuốc thử

Thuốc thử đo COD 

Thuốc thử là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống kiểm tra COD. Những hóa chất này có nhiệm vụ oxy hóa chất hữu cơ. Có thể chuẩn bị sẵn thuốc thử trong nhà, nhưng tốt nhất nên mua khi có nhu cầu sử dụng để giảm thiểu sự tiếp xúc với crom hóa trị sáu và axit mạnh. Những ống thuốc thửu COD này đã được trộn sẵn và sẵn sàng để sử dụng. Có một số loại thuốc thử được bán trên thị trường:

• Thuốc thử theo tiêu chuẩn EPA: Những ống thuốc thử này tuân theo phương pháp EPA 410.4 và Phương pháp tiêu chuẩn 5220D. Các thuốc thử này sử dụng công thức cho phương pháp này, chứa thủy ngân sulfate, kali dichromate và axit sulfuric. Chọn thuốc thử này nếu công việc của bạn yêu cầu bạn phải báo cáo kết quả COD cho cơ quan quản lý yêu cầu phương pháp EPA.

• Thuốc thử theo tiêu chuẩn ISO: Tuân theo các phương pháp ISO 15705: 2002 về thành phần của chúng. Thành phần của các ống thuốc thử COD này tương tự như tiêu chuẩn EPA, vì vậy chúng cũng chứa thủy ngân.

• Thuốc thử không chứa thủy ngân: Hầu hết các ống thuốc thử COD đều chứa thủy ngân sulfate để loại bỏ các chất cản trở clorua, nếu không sẽ tạo ra giá trị COD cao hơn giá trị COD thực tế của mẫu. Các ống thuốc thử không chứa thủy ngân, khiến chúng dễ bị ảnh hưởng bởi sự cản trở của clorua, nhưng làm giảm đáng kể rủi ro về an toàn và môi trường khi xử lý thủy ngân. Do đó, những thuốc thử này là lý tưởng để phân tích thông thường khi không có hoặc rất thấp nồng độ clorua trong mẫu.

Qúy khách hàng có thể xem thêm hướng dẫn chi tiết cách đo COD  với máy đo quang đa chỉ tiêu của Hanna tại kênh youtube chính thức của Hanna Instruments Việt Nam.