COD, analisi della domanda chimica di ossigeno

La domanda chimica di ossigeno (COD) è un test che misura la quantità di ossigeno necessaria per ossidare chimicamente la materia organica e i nutrienti inorganici come l'ammoniaca o il nitrato presenti nell'acqua. I primi metodi per quantificare la domanda chimica di ossigeno furono sviluppati circa 150 anni fa e prevedono la registrazione dei cambiamenti di colore di una soluzione di permanganato quando mescolata a campioni d'acqua. Tuttavia, si è riscontrata una variabilità significativa tra i campioni che utilizzavano questo composto. L'uso del procedimento al bicromato è stato sperimentato e perfezionato per le acque reflue nel 1949.

La domanda chimica di ossigeno (COD) viene determinata tramite un test di laboratorio in cui un campione viene incubato con un forte ossidante chimico per un tempo specificato e a una temperatura costante (solitamente 150 ore a 2 gradi). L'ossidante più comunemente utilizzato è il dicromato di potassio utilizzato con acido solforico bollente. L'ossidante chimico non è specifico dei composti organici o inorganici e pertanto entrambe queste fonti di richiesta di ossigeno vengono misurate in un test di richiesta chimica di ossigeno. Inoltre, non misura il potenziale di consumo di ossigeno associato a determinati composti organici disciolti come l'acetato. Pertanto, le misurazioni non sono direttamente confrontabili con la domanda biochimica di ossigeno, ma possono essere utilizzate come complemento.

La domanda chimica di ossigeno (COD) è un parametro importante per la qualità dell'acqua e viene utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui:

• Per verificare che lo scarico delle acque reflue e la procedura di trattamento dei rifiuti soddisfino i criteri stabiliti dagli enti regolatori
• Per misurare la frazione biodegradabile dell'effluente delle acque reflue (rapporto tra domanda biochimica di ossigeno e domanda chimica di ossigeno)

Le misurazioni della domanda biochimica di ossigeno e della domanda chimica di ossigeno vengono utilizzate anche come indicatori delle dimensioni di un impianto di trattamento delle acque reflue necessario per una determinata località.

Infatti, le misurazioni della domanda chimica di ossigeno comportano una serie di difficoltà. Sebbene questo metodo di prova sia incluso nelle normative di legge, i problemi e le difficoltà associati al suo utilizzo sono i seguenti:

• Si verifica un ritardo prima che i risultati siano disponibili (il trasporto al laboratorio per le analisi più 2 ore), quindi potrebbero verificarsi danni ambientali prima che i dati siano disponibili.
• I test sono costosi e richiedono molto tempo.
• Il test prevede l'impiego di sostanze chimiche pericolose che devono essere smaltite con cura e sono potenzialmente dannose per gli operatori.
• Non riesce a ricreare i processi naturali (vale a dire che il test prevede un'incubazione artificiale con un forte agente ossidante).
• I risultati non sono conclusivi e hanno un limite minimo di rilevamento elevato, pertanto non sono applicabili a campioni di fiume puliti o non inquinati.

A questo proposito, il passaggio dai tradizionali test di laboratorio al monitoraggio in loco (in tempo reale) contribuirà ad alleviare alcuni di questi problemi. A tal fine, si stanno sviluppando nuovi prodotti che forniscono agli utenti una piattaforma di sensori solida, ripetibile e a bassa manutenzione per misurare la domanda chimica di ossigeno in tempo reale. Questi prodotti sono dispositivi multiparametrici che incorporano una gamma di sensori ottici. La spettroscopia a fluorescenza è una tecnica ottica selettiva e sensibile che fornisce misurazioni in situ e in tempo reale della materia organica disciolta. Le molecole assorbono la luce di una particolare lunghezza d'onda e gli elettroni in orbita vengono eccitati a uno stato energetico più elevato. Gli elettroni emettono quindi luce di una lunghezza d'onda specifica per tornare allo stato fondamentale.

In breve, la domanda chimica di ossigeno (COD) misura la quantità di ossigeno necessaria per scomporre gli inquinanti organici presenti nell'acqua. Una maggiore richiesta chimica di ossigeno in un campione indica che il campione contiene livelli più elevati di materiale ossidabile. In tal caso, l'acqua presenta livelli di ossigeno disciolto più bassi. Quando ciò accade, gli effetti possono essere dannosi per l'ambiente e per le forme di vita acquatiche superiori. Pertanto, l'obiettivo del trattamento delle acque reflue è quello di ridurre i livelli di richiesta chimica di ossigeno nell'acqua. Il monitoraggio dei livelli di domanda chimica di ossigeno consente alle aziende e agli impianti di gestione delle acque reflue di decidere i metodi migliori per il trattamento delle acque. Senza queste analisi e informazioni dettagliate, è difficile, se non addirittura impossibile, adottare le misure giuste.

Esistono diversi metodi per misurare la domanda chimica di ossigeno. Tra questi rientrano test online e metodi di laboratorio offline che utilizzano analizzatori ambientali. Il principio alla base del metodo di prova della domanda chimica di ossigeno è che in condizioni acide un agente ossidante forte ossiderà quasi tutti i composti organici in anidride carbonica. L'analisi della domanda chimica di ossigeno misura la quantità di ossigeno equivalente necessaria per ossidare chimicamente i composti organici presenti nell'acqua.

I metodi moderni utilizzano strumenti scientifici altamente sensibili, noti come analizzatori ambientali. Questi dispositivi mescolano, riscaldano, raffreddano e poi analizzano i campioni. Per una maggiore precisione, questo dispositivo rileva anche la sfocatura. Durante l'analisi, la presenza di torbidità può causare deviazioni fino al 30 percento dal valore effettivo del campione a causa dell'interferenza con l'assorbanza misurata di un campione.

Il processo di analisi della domanda chimica di ossigeno è rapido rispetto ai metodi tradizionali come la domanda biochimica di ossigeno (BOD). Nelle misurazioni in condizioni acide viene utilizzato un forte ossidante. Gli ossidanti tipici sono:

• Dicromato di potassio
• Iodato di potassio
• Permanganato di potassio
• Solfato cerico

I requisiti di base per qualsiasi analisi sono:

• Ridurre la concentrazione di cloruro a un livello in cui l'interferenza del cloruro è trascurabile (l'interferenza del cloruro si verifica quando sono presenti concentrazioni di cloro superiori a 0,02 M)
• Non modificare in modo significativo il contenuto organico del campione (garantendo che non vi sia alcun aumento o diminuzione della domanda chimica di ossigeno)
• Per rendere il metodo adatto all'uso di routine.

Le analisi si svolgono in due fasi:

• Digestione (ossidazione della materia organica nel campione)
• Determinazione (misurazione mediante metodo titrimetrico o colorimetrico)

Innanzitutto, la digestione avviene tramite una reazione che richiede acido, calore e un catalizzatore. La domanda chimica di ossigeno viene quindi misurata mediante uno dei seguenti metodi:

• L'analisi titrimetrica prevede il trattamento della soluzione campione con un reagente adatto a reagire quantitativamente.
• L'analisi colorimetrica prevede l'utilizzo di un reagente colorante e la successiva osservazione di variazioni di colore misurabili nella soluzione campione.

La nostra organizzazione si avvale di uno staff di grande esperienza che segue da vicino gli sviluppi nel campo della scienza e della tecnologia in tutto il mondo e si migliora costantemente. Tra i numerosi studi di prova, misurazione, analisi e valutazione forniti alle aziende di vari settori, vi sono anche servizi di analisi della COD e della domanda chimica di ossigeno.