ХПК, анализ на химичната потребност от кислород

Химическата потребност от кислород (ХПК) е тест, който измерва количеството кислород, необходимо за химическо окисляване на органична материя и неорганични хранителни вещества като амоняк или нитрати, намиращи се във водата. Най-ранните методи за количествено определяне на химическото потребление на кислород са разработени преди около 150 години и включват записване на промените в цвета на разтвор на перманганат, когато се смеси с водни проби. Въпреки това, имаше значителна вариабилност между пробите, използващи това съединение. Използването на дихроматната процедура е въведено за първи път и усъвършенствано за отпадъчни води през 1949 г.

Химическата потребност от кислород (ХПК) се определя чрез лабораторен тест, при който проба се инкубира със силен химичен окислител за определено време и при постоянна температура (обикновено 150 часа при 2 градуса). Най-често използваният окислител е калиев дихромат, използван с вряща сярна киселина. Химичният окислител не е специфичен за органични или неорганични съединения и следователно и двата източника на кислородна потребност се измерват в тест за химическа кислородна потребност. Освен това, той не измерва потенциала за консумация на кислород, свързан с някои разтворени органични съединения, като например ацетат. Следователно, измерванията не са директно сравними с биохимичната потребност от кислород, но могат да се използват като допълнение.

Химическата потребност от кислород (ХПК) е важен параметър за качеството на водата и се използва в широк спектър от приложения, включително:

• Да се ​​провери дали процедурите за заустване на отпадъчни води и пречистване на отпадъци отговарят на критериите, определени от регулаторните органи
• За измерване на биоразградимата фракция на отпадъчните води (съотношение между биохимичната потребност от кислород и химическата потребност от кислород)

Измерванията на биохимичното и химичното потребление на кислород се използват и като индикатор за размера на пречиствателната станция за отпадъчни води, необходима за дадено място.

Всъщност, измерванията на химическата потребност от кислород са свързани с редица трудности. Въпреки че този метод на изпитване е включен в законовите разпоредби, проблемите и трудностите, свързани с използването на теста, са следните:

• Има забавяне преди резултатите да бъдат налични (транспортиране до лабораторията за изследване плюс 2 часа), така че е възможно да възникнат екологични щети, преди данните да са налични.
• Тестването е времеемко и скъпо.
• Тестът включва опасни химикали, които трябва да се изхвърлят внимателно и са потенциално вредни за операторите.
• Не успява да пресъздаде естествени процеси (т.е. тестът включва изкуствена инкубация със силен окислител).
• Резултатите не са окончателни и имат висок минимален праг на откриване, така че не са приложими за чисти или незамърсени речни проби.

В тази връзка, преходът от традиционни лабораторни тестове към мониторинг на място (в реално време) ще помогне за облекчаване на някои от тези проблеми. За тази цел се разработват нови продукти, които предоставят на потребителите надеждна, повтаряема, лесна за поддръжка сензорна платформа за измерване на химическото потребление на кислород в реално време. Тези продукти са многопараметрични устройства, включващи набор от оптични сензори. Флуоресцентната спектроскопия е селективен и чувствителен оптичен метод, който осигурява in situ измерване на разтворена органична материя в реално време. Молекулите абсорбират светлина с определена дължина на вълната и орбитиращите електрони се възбуждат до по-високо енергийно състояние. След това електроните излъчват светлина с определена дължина на вълната, за да се върнат в основното си състояние.

Накратко, химическата потребност от кислород (ХПК) измерва количеството кислород, необходимо за разграждане на органичните замърсители във водата. По-високата химическа потребност от кислород в дадена проба показва, че тя съдържа по-високи нива на окисляем материал. Ако случаят е такъв, водата има по-ниски нива на разтворен кислород. Когато това се случи, ефектите могат да бъдат вредни за околната среда и висшите водни форми на живот. Следователно, целта на пречистването на отпадъчни води е да се намалят нивата на химическо потребление на кислород във водата. Мониторингът на нивата на химическо потребление на кислород позволява на компаниите и съоръженията за управление на отпадъчни води да определят най-добрите методи за пречистване на водата. Без този подробен анализ и информация, предприемането на правилните действия е трудно, ако не и направо невъзможно.

Съществуват различни методи, използвани за измерване на химическото потребление на кислород. Те включват онлайн тестване и офлайн лабораторни методи, използващи анализатори на околната среда. Принципът, на който се основава методът за изпитване на химичната потребност от кислород, е, че при киселинни условия силен окислител ще окисли почти всяко органично съединение до въглероден диоксид. Анализът на химичното потребление на кислород измерва количеството еквивалентен кислород, необходимо за химическо окисляване на органични съединения във вода.

Съвременните методи използват високочувствителни научни инструменти, известни като анализатори на околната среда. Тези устройства смесват, нагряват, охлаждат и след това анализират проби. Това устройство също така открива размазване за допълнителна точност. При анализа, наличието на мътност може да причини отклонения до 30 процента от истинската стойност на пробата поради смущения в измерената абсорбция на пробата.

Процесът на анализ на химичната потребност от кислород е бърз в сравнение с традиционните методи, като например биохимичната потребност от кислород (БПК). При измерванията в киселинни условия се използва силен окислител. Типични оксиданти са:

• Калиев дихромат
• Калиев йодат
• Калиев перманганат
• Цериев сулфат

Основните изисквания за всеки анализ са:

• Намаляване на концентрацията на хлорид до ниво, при което интерференцията от хлорид е незначителна (интерференция от хлорид възниква, когато концентрациите на хлор са по-високи от 0,02 M)
• Непромяна на съществено органичното съдържание на пробата (като се гарантира, че няма увеличение или намаление на химическата потребност от кислород)
• За да направи метода подходящ за рутинна употреба.

Анализите се извършват на два етапа:

• Разграждане (окисление на органичната материя в пробата)
• Определяне (измерване с помощта на титриметричен или колориметричен метод)

Първо, храносмилането протича чрез създаване на реакция, която изисква киселина, топлина и катализатор. Химическата потребност от кислород се измерва по един от следните методи:

• Титриметричният анализ включва третиране на разтвора на пробата с подходящ реагент за количествена реакция.
• Колориметричният анализ включва използването на цветен реагент и след това наблюдение на измерими промени в цвета в разтвора на пробата.

Нашата организация разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в областта на науката и технологиите в света и непрекъснато се усъвършенства. Сред многобройните проучвания за изпитване, измерване, анализ и оценка, предоставяни на предприятия в различни сектори, има и услуги за анализ на ХПК и химическо потребление на кислород.