Введение
Измерение количества кислорода, которое может быть потреблено реакциями в растворе. В экологической химии химическое потребление кислорода (ХПК) является показательным значением количества кислорода, потребляемого реакциями в определенном объеме раствора. Обычно оно выражается как масса потребленного кислорода на объем раствора, что в единицах СИ составляет миллиграммы на литр (мг/л). Тест на ХПК позволяет легко определить количество органических веществ в воде. Наиболее распространенное применение ХПК – количественная оценка количества окисляемых загрязнителей в поверхностных водах (например, в озерах и реках) или сточных водах. ХПК полезен для оценки качества воды, предоставляя показатель, позволяющий определить влияние сточных вод на водоем-приемник, подобно биохимическому потреблению кислорода (БПК).
In environmental chemistry, the chemical oxygen demand (COD) is an indicative measure of the amount of oxygen that can be consumed by reactions in a measured solution. It is commonly expressed in mass of oxygen consumed over volume of solution which in SI units is milligrams per litre (mg/L). A COD test can be used to easily quantify the amount of organics in water. The most common application of COD is in quantifying the amount of oxidizable pollutants found in surface water (e. g. lakes and rivers) or wastewater. COD is useful in terms of water quality by providing a metric to determine the effect an effluent will have on the receiving body, much like biochemical oxygen demand (BOD).
Используя дихромат калия
Дихромат калия является сильным окислителем в кислых условиях. Кислотность обычно достигается добавлением серной кислоты. Реакция дихромата калия с органическими соединениями выражается следующим образом:
где. Чаще всего для определения ХПК используется 0,25 N раствор дихромата калия, однако для образцов с ХПК ниже 50 мг/л предпочтительна более низкая концентрация дихромата калия. В процессе окисления органических веществ, содержащихся в образце воды, дихромат калия восстанавливается (поскольку во всех окислительно-восстановительных реакциях один реагент окисляется, а другой восстанавливается), образуя Cr3+. Количество Cr3+ определяется после завершения окисления и используется как косвенная мера органического содержания образца воды.
Измерение превышения
Для полного окисления всего органического вещества необходимо присутствие избытка дихромата калия (или любого окислителя). После завершения окисления необходимо измерить количество избыточного дихромата калия, чтобы с высокой точностью определить количество Cr3+. Для этого избыток дихромата калия титруют сульфатом железоаммония (FAS) до тех пор, пока весь избыток окислителя не будет восстановлен до Cr3+. Обычно в ходе этого этапа титрования добавляют окислительно-восстановительный индикатор ферроин. Когда весь избыток дихромата восстановлен, индикатор ферроин изменяет цвет с сине-зеленого на красновато-коричневый. Количество добавленного сульфата железоаммония эквивалентно количеству избыточного дихромата калия, добавленного в исходный образец. Примечание: индикатор ферроин в коммерческих препаратах имеет ярко-красный цвет, но при добавлении в раствор, полученный после обработки образца, содержащего дихромат калия, приобретает зеленоватый оттенок. В процессе титрования цвет индикатора изменяется от зеленоватого к ярко-голубому и, наконец, до красновато-коричневого в точке эквивалентности. При окислении индикатор ферроин меняет цвет с красного на бледно-голубой.
Приготовление реактива для индикации ферроина
Раствор 1,485 г моногидрата 1,10-фенантролина добавляют к раствору 695 мг FeSO4·7H2O в дистиллированной воде, а образовавшийся красный раствор разбавляют до объема 100 мл.
Правительственное регулирование
Многие правительства устанавливают строгие нормы, касающиеся максимально допустимого химического потребления кислорода в сточных водах перед их сбросом в окружающую среду. Например, в Швейцарии перед возвратом сточных или промышленных вод в окружающую среду необходимо достичь показателя химического потребления кислорода в пределах от 200 до 1000 мг/л.
История
В течение многих лет для измерения химического потребления кислорода использовался сильный окислитель – перманганат калия (KMnO4). Измерения назывались кислородом, потребленным при окислении перманганатом, а не потребностью органических веществ в кислороде. Эффективность перманганата калия при окислении органических соединений сильно варьировалась, и во многих случаях показатели биохимического потребления кислорода (БПК) часто были значительно выше, чем результаты измерений ХПК. Это указывало на то, что перманганат калия не способен эффективно окислять все органические соединения в воде, что делает его относительно неэффективным окислителем для определения ХПК. С тех пор для определения ХПК стали использовать другие окислители, такие как церия сульфат, йодат калия и дихромат калия. Из них дихромат калия (K2Cr2O7) оказался наиболее эффективным: он относительно дешев, легко очищается и способен почти полностью окислять большинство органических соединений. В этих методах фиксированный объем с известным избытком окислителя добавляется к анализируемому образцу. После этапа кипячения с обратным холодильником, начальная концентрация органических веществ в образце рассчитывается на основе титриметрического или спектрофотометрического определения количества окислителя, оставшегося в образце. Как и во всех колориметрических методах, для контроля загрязнения посторонними веществами используются холостые образцы.