COD و اهمیت اندازه گیری آن
امروزه با پیشرفت سریع صنعت و افزایش جمعیت جهانی، مشکلات کیفیت آب به یک چالش مهم جهانی تبدیل شده است. به عنوان مثال، با توسعه صنعت و کشاورزی، مقدار فزایندهای فاضلاب تولید و تخلیه می‌شود. با این حال، تقریبا 80 درصد از فاضلاب‌ها در سراسر جهان جمع آوری نشده و تصفیه نشده باقی می‌مانند. بنابراین تخلیه مستقیم تعداد قابل توجهی از آلاینده‌ها به ساختارهای آبی و درنتیجه مشکلات پایش و کنترل محیط زیست، باعث نگرانی‌های جهانی شده است. بنابراین، پایش آلاینده‌ها درساختارهای آبی به دلیل تأثیر کیفیت آب بر محیط زیست و سلامت عموم مردم از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.
یکی از اصلی‌ترین گروه‌های آلاینده‌های زیست محیطی که تاثیر بسزایی برسلامت انسان و اکوسیستم‌های آبی دارد، آلودگی‌های آلی هستند. سطح آلودگی مواد آلی در آب و فاضلاب با اندازهگیری میزان اکسیژن شیمیایی (COD) یا اکسیژن بیولوژیکی (BOD) موردنیاز برای اکسیداسیون شیمیایی و بیولوژیکی مواد آلی موجود در آب پیش بینی می‌شود. COD نماینده بهتری نسبت به BOD برای نشان دادن حضور مواد آلی است، زیرا اندازهگیری BOD دشوارتر است، به زمان طولانی‌تری (پنج روز) نیاز دارد و برای نمونه‌های آبی با آلودگی بالا مناسب نیست. از طرفی نتایج آنالیز BOD می‌تواند بسیار متغیر باشد. BOD هیچ اطلاعاتی نیز در مورد وضعیت اکسیداسیون یک ماده آلی ارائه نمیدهد. درمقابل روش آزمایشگاهی آنالیز CODساده و سریع است و نتایج تکرار پذیری ایجاد می‌کند. بنابراین، COD به عنوان یک پارامتر شیمیایی مهم و حیاتی کیفیت آب برای نشان دادن میزان آلودگی آلی در آب‌های سطحی و فاضلاب در نظر گرفته می‌شود و توسط سازمان‌های نظارتی محیط زیست به شدت کنترل می‌شود. هر چه اکسیژن موردنیاز شیمیایی در نمونه‌های آب و فاضلاب بیشتر باشد، میزان مواد شیمیایی اکسید شونده (مواد آلی) درآنها بیشتر بوده، نمونه‌های آب و فاضلاب آلوده‌تر هستند و ورود بدون تصفیه آنها به محیط زیست خطرات بیشتری را ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، آلودگی آلی بالا در آب تخلیه شده به سرشاخه‌های رودخانه‌ها و نهرها می‌تواند طیف وسیعی از اثرات منفی را ایجاد کند. برخی از این اثرات عبارت اند از:
- سمیت ترکیبات آلی: اثرات منفی بر سلامت گیاهان و حیات وحش
- کاهش اکسیژن محلول و اوتروفیکاسیون
- تاثیر بر جمعیت موجودات آبزی
برای جلوگیری از گستره وسیعی از خطرات سلامتی برای انسان و تداوم وجود برخی گونه‌ها، ضروری است که کیفیت منبع آب قبل از مصرف یا استفاده تجاری به درستی ارزیابی شود. تست COD بخش کلیدی این فرآیند است.
COD یک راه عالی برای نظارت بر کارایی تصفیه خانههای آب است. نظارت بر سطوح COD، شرکت‌ها و تاسیسات مدیریت فاضلاب را قادر می‌سازد تا نه تنها در مورد تعیین بهترین و کم هزینه‌ترین روش‌های تصفیه آب و فاضلاب جهت کاهش مواد شیمیایی موجود در آنها تصمیم بگیرند، بلکه بتوانند بازده فرایندهای تصفیه و تجهیزات مورد استفاده در تصفیه خانه‌ها را بررسی کنند و از ورود آلاینده‌های مضر به محیط زیست جلوگیری کنند. بدون این اطلاعات و تجزیه و تحلیل دقیق آنها، انجام اقدام صحیح می‌تواند چالش برانگیز باشد.
COD و اهمیت اندازه گیری آن
کاربردهای COD
چهار کاربرد مهم COD در تصفیه فاضلاب عبارت اند از:
- اندازهگیری غلظت آلاینده‌های قابل اکسیداسیون موجود در فاضلاب
- شاخصی برای تعیین کیفیت کلی آب
- تعیین اثربخشی راه حل‌های تصفیه فاضلاب
- تعیین تأثیر دفع فاضلاب بر محیط پذیرنده
روش اندازهگیری COD
متداول‌ترین روش آزمایشگاهی برای اندازهگیری اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، رنگسنجی است. در این روش، با اکسید کردن تمام مواد آلی زیست تخریب پذیر و غیر زیست تخریب پذیر با یک عامل اکسید کننده قوی مانند پتاسیم دی کرومات در یک محیط اسیدی (سولفوریک اسید) و در یک دمای معین، مقدار کل محتوای آلی به کربن دی اکسید و آب تبدیل می‌شود و بر حسب اکسیژن نشان داده می‌شود. سولفات نقره به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود و سولفات جیوه(II) برای حذف تداخل یون کلرید اضافه می‌شود. پتاسیم دی کرومات مصرفی، حاوی نمک کروم شش ظرفیتی به رنگ نارنجی روشن است که 95 تا 100 درصد از مواد آلی و معدنی موجود درنمونه مورد آنالیز را اکسید می‌کند. بعد از فرایند اکسایش، دی کرومات به فرم کروم سه ظرفیتی تبدیل می‌شود که به رنگ سبز مات است. پس از پایان واکنش، از دستگاه اسپکروفتومترUV-Vis برای اندازهگیری میزان دی کرومات مصرفی طی فرایند اکسایش استفاده می‌شود. دو رویکرد که برای اندازهگیری مقدار COD مورد استفاده قرار میگیرند عبارت اند از:
- اندازهگیری غلظت کروم سه ظرفیتی (Cr3+)پس از آنالیز در طول موج 600 نانومتر که در نهایت به مقدارCOD تبدیل می‌شود.
- اندازهگیری غلظت کروم شش ظرفیتی باقیمانده و اکسید نشده (Cr6+)پس از آنالیز در طول موج 420 نانومتر که در نهایت به مقدارCOD تبدیل می‌شود.
بدون نظر