ХПК, анализ химического потребления кислорода

Химическая потребность в кислороде (ХПК) — это тест, который измеряет количество кислорода, необходимое для химического окисления органических веществ и неорганических питательных веществ, таких как аммиак или нитрат, содержащихся в воде. Самые ранние методы количественной оценки химической потребности в кислороде были разработаны около 150 лет назад и заключаются в регистрации изменений цвета раствора перманганата при смешивании с образцами воды. Однако между образцами, в которых использовалось это соединение, наблюдалась значительная вариабельность. Использование дихроматной процедуры для очистки сточных вод было впервые применено и усовершенствовано в 1949 году.

Химическая потребность в кислороде (ХПК) определяется с помощью лабораторного теста, в ходе которого образец инкубируется с сильным химическим окислителем в течение определенного времени и при постоянной температуре (обычно 150 часа при 2 градусах). Наиболее часто используемым окислителем является дихромат калия, используемый с кипящей серной кислотой. Химический окислитель не является специфическим для органических или неорганических соединений, поэтому оба этих источника потребности в кислороде измеряются в тесте на химическую потребность в кислороде. Кроме того, он не измеряет потенциал потребления кислорода, связанный с некоторыми растворенными органическими соединениями, такими как ацетат. Таким образом, полученные результаты нельзя напрямую сравнивать с биохимической потребностью в кислороде, но их можно использовать в качестве дополнения.

Химическое потребление кислорода (ХПК) является важным параметром качества воды и используется в самых разных областях, включая:

• Проверить, что сброс сточных вод и процедура обработки отходов соответствуют критериям, установленным регулирующими органами
• Измерение биоразлагаемой фракции сточных вод (соотношение между биохимической потребностью в кислороде и химической потребностью в кислороде)

Измерения биохимической потребности в кислороде и химической потребности в кислороде также используются в качестве индикатора размера очистных сооружений, необходимых для конкретного места.

На самом деле, измерение химической потребности в кислороде сопряжено с рядом трудностей. Хотя этот метод тестирования включен в правовые нормы, проблемы и трудности, связанные с использованием теста, заключаются в следующем:

• Результаты становятся доступны с задержкой (транспортировка в лабораторию для тестирования плюс 2 часа), поэтому ущерб окружающей среде может быть нанесен до того, как данные станут доступны.
• Тестирование занимает много времени и требует больших затрат.
• В испытании используются опасные химические вещества, которые необходимо утилизировать с осторожностью и которые потенциально вредны для операторов.
• Невозможно воссоздать естественные процессы (т.е. тест предполагает искусственную инкубацию с сильным окислителем).
• Результаты не являются окончательными и имеют высокий минимальный предел обнаружения, поэтому они неприменимы к чистым или незагрязненным речным образцам.

В этой связи переход от традиционных лабораторных испытаний к мониторингу на месте (в режиме реального времени) поможет решить некоторые из этих проблем. С этой целью разрабатываются новые продукты, которые предоставляют пользователям надежную, воспроизводимую и не требующую особого обслуживания сенсорную платформу для измерения химической потребности в кислороде в режиме реального времени. Эти изделия представляют собой многопараметрические устройства, включающие в себя ряд оптических датчиков. Флуоресцентная спектроскопия — это селективный и чувствительный оптический метод, позволяющий проводить измерения растворенных органических веществ in situ в режиме реального времени. Молекулы поглощают свет определенной длины волны, а вращающиеся по орбите электроны возбуждаются и переходят в более высокое энергетическое состояние. Затем электроны излучают свет определенной длины волны, чтобы вернуться в основное состояние.

Вкратце, химическое потребление кислорода (ХПК) измеряет количество кислорода, необходимое для разложения органических загрязнителей в воде. Более высокая химическая потребность в кислороде в образце указывает на то, что он содержит более высокие уровни окисляемого материала. Если это так, то в воде ниже уровень растворенного кислорода. Когда это происходит, последствия могут быть экологически вредными для высших водных форм жизни. Поэтому целью очистки сточных вод является снижение уровня химического потребления кислорода в воде. Мониторинг уровней химической потребности в кислороде позволяет компаниям и предприятиям по управлению сточными водами выбирать оптимальные методы очистки воды. Без этого подробного анализа и информации принятие правильных мер затруднено, если не сказать невозможно.

Существуют различные методы измерения химической потребности в кислороде. К ним относятся онлайн-тестирование и офлайн-лабораторные методы с использованием анализаторов окружающей среды. Принцип, лежащий в основе метода определения химической потребности в кислороде, заключается в том, что в кислой среде сильный окислитель окисляет практически любое органическое соединение до диоксида углерода. Анализ химической потребности в кислороде измеряет количество эквивалентного кислорода, необходимого для химического окисления органических соединений в воде.

Современные методы используют высокочувствительные научные приборы, известные как анализаторы окружающей среды. Эти устройства смешивают, нагревают, охлаждают, а затем анализируют образцы. Это устройство также определяет размытость изображения для дополнительной точности. При анализе наличие мутности может привести к отклонениям до 30 процентов от истинного значения образца из-за помех в измеренной оптической плотности образца.

Процесс анализа химической потребности в кислороде происходит быстрее по сравнению с традиционными методами, такими как биохимическая потребность в кислороде (БПК). При измерениях в кислой среде используется сильный окислитель. Типичными окислителями являются:

• Дихромат калия
• Йодат калия
• Перманганат калия
• Цериевый сульфат

Основными требованиями к любому анализу являются:

• Снижение концентрации хлорида до уровня, при котором влияние хлорида незначительно (вмешательство хлорида происходит, когда концентрация хлора превышает 0,02 М)
• Незначительное изменение органического состава образца (гарантируя отсутствие увеличения или уменьшения химической потребности в кислороде)
• Сделать метод пригодным для рутинного использования.

Анализы проводятся в два этапа:

• Пищеварение (окисление органического вещества в образце)
• Определение (измерение титриметрическим или колориметрическим методом)

Сначала пищеварение происходит путем проведения реакции, для которой требуются кислота, тепло и катализатор. Затем химическая потребность в кислороде измеряется одним из следующих методов:

• Титриметрический анализ включает обработку раствора образца подходящим реагентом для количественной реакции.
• Колориметрический анализ подразумевает использование цветного реагента и последующее наблюдение за измеримыми изменениями цвета в растворе образца.

Наша организация имеет сильный коллектив, который внимательно следит за развитием событий в области науки и техники в мире и постоянно совершенствуется. Среди многочисленных исследований по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, предоставляемых предприятиям различных секторов, имеются также услуги по анализу ХПК и химического потребления кислорода.