CHSK, analýza chemickej spotreby kyslíka

Chemická spotreba kyslíka (CHSK) je test, ktorý meria množstvo kyslíka potrebného na chemickú oxidáciu organickej hmoty a anorganických živín, ako je amoniak alebo dusičnany, ktoré sa nachádzajú vo vode. Najstaršie metódy na kvantifikáciu chemickej spotreby kyslíka boli vyvinuté približne pred 150 rokmi a zahŕňajú zaznamenávanie zmien farby roztoku manganistanu po zmiešaní so vzorkami vody. Medzi vzorkami s použitím tejto zlúčeniny však existovala značná variabilita. Použitie dichromátového postupu bolo prvýkrát zavedené a zdokonalené pre odpadové vody v roku 1949.

Chemická spotreba kyslíka (CHSK) sa stanovuje laboratórnym testom, pri ktorom sa vzorka inkubuje so silným chemickým oxidantom počas stanoveného času a pri konštantnej teplote (zvyčajne 150 hodiny pri 2 stupňoch Celzia). Najčastejšie používaným oxidačným činidlom je dvojchróman draselný používaný s vriacou kyselinou sírovou. Chemický oxidant nie je špecifický pre organické alebo anorganické zlúčeniny, a preto sa oba tieto zdroje spotreby kyslíka merajú v teste chemickej spotreby kyslíka. Okrem toho nemeria potenciál spotreby kyslíka spojený s určitými rozpustenými organickými zlúčeninami, ako je napríklad acetát. Preto merania nie sú priamo porovnateľné s biochemickou spotrebou kyslíka, ale možno ich použiť ako doplnok.

Chemická spotreba kyslíka (CHSK) je dôležitý parameter kvality vody a používa sa v širokej škále aplikácií vrátane:

• Overiť, či postup vypúšťania odpadových vôd a čistenia odpadu spĺňa kritériá stanovené regulačnými orgánmi
• Na meranie biologicky rozložiteľnej frakcie odpadovej vody (pomer medzi biochemickou spotrebou kyslíka a chemickou spotrebou kyslíka)

Merania biochemickej a chemickej spotreby kyslíka sa tiež používajú ako indikátor veľkosti čistiarne odpadových vôd potrebnej na konkrétnom mieste.

V skutočnosti merania chemickej spotreby kyslíka zahŕňajú množstvo ťažkostí. Hoci je táto testovacia metóda zahrnutá v právnych predpisoch, problémy a ťažkosti spojené s jej používaním sú nasledovné:

• Výsledky sú k dispozícii s určitým oneskorením (doprava do laboratória na testovanie plus 2 hodiny), takže k poškodeniu životného prostredia môže dôjsť skôr, ako budú údaje k dispozícii.
• Testovanie je časovo náročné a nákladné.
• Test zahŕňa nebezpečné chemikálie, ktoré sa musia starostlivo zlikvidovať a ktoré sú potenciálne škodlivé pre operátorov.
• Nedokáže znovu napodobniť prirodzené procesy (t. j. test zahŕňa umelú inkubáciu so silným oxidačným činidlom).
• Výsledky nie sú jednoznačné a majú vysoký minimálny detekčný limit, takže nie sú použiteľné pre čisté alebo neznečistené riečne vzorky.

V tomto ohľade prechod z tradičného laboratórneho testovania na monitorovanie na mieste (v reálnom čase) pomôže zmierniť niektoré z týchto problémov. Na tento účel sa vyvíjajú nové produkty, ktoré používateľom poskytujú robustnú, opakovateľnú a nenáročnú senzorovú platformu na meranie chemickej spotreby kyslíka v reálnom čase. Tieto produkty sú viacparametrové zariadenia, ktoré obsahujú rad optických senzorov. Fluorescenčná spektroskopia je selektívna a citlivá optická technika, ktorá umožňuje meranie rozpustenej organickej hmoty in situ v reálnom čase. Molekuly absorbujú svetlo určitej vlnovej dĺžky a obiehajúce elektróny sú excitované do vyššieho energetického stavu. Elektróny potom emitujú svetlo so špecifickou vlnovou dĺžkou, aby sa vrátili do základného stavu.

Stručne povedané, chemická spotreba kyslíka (CHSK) meria množstvo kyslíka potrebné na rozklad organických znečisťujúcich látok vo vode. Vyššia chemická spotreba kyslíka vo vzorke naznačuje, že obsahuje vyššie hladiny oxidovateľného materiálu. Ak je to tak, voda má nižšie hladiny rozpusteného kyslíka. Keď sa to stane, účinky môžu byť škodlivé pre vyššie vodné formy života. Cieľom čistenia odpadových vôd je preto znížiť úroveň chemickej spotreby kyslíka vo vode. Monitorovanie úrovní chemickej spotreby kyslíka umožňuje spoločnostiam a zariadeniam zaoberajúcim sa hospodárením s odpadovými vodami rozhodnúť sa o najlepších metódach úpravy vody. Bez tejto podrobnej analýzy a informácií je ťažké, ak nie úplne nemožné, prijať správne opatrenia.

Na meranie chemickej spotreby kyslíka sa používajú rôzne metódy. Patria sem online testovanie a offline laboratórne metódy využívajúce analyzátory životného prostredia. Princíp metódy chemickej spotreby kyslíka spočíva v tom, že v kyslých podmienkach silné oxidačné činidlo oxiduje takmer akúkoľvek organickú zlúčeninu na oxid uhličitý. Analýza chemickej spotreby kyslíka meria množstvo ekvivalentného kyslíka potrebného na chemickú oxidáciu organických zlúčenín vo vode.

Moderné metódy využívajú vysoko citlivé vedecké prístroje známe ako analyzátory životného prostredia. Tieto zariadenia miešajú, ohrievajú, chladia a potom analyzujú vzorky. Toto zariadenie tiež detekuje rozmazanie pre väčšiu presnosť. Pri analýze môže prítomnosť zákalu spôsobiť odchýlky až o 30 percent od skutočnej hodnoty vzorky v dôsledku interferencie s nameranou absorbanciou vzorky.

Proces analýzy chemickej spotreby kyslíka je v porovnaní s tradičnými metódami, ako je biochemická spotreba kyslíka (BSK), rýchly. Pri meraniach v kyslých podmienkach sa používa silné oxidačné činidlo. Typické oxidanty sú:

• Dichroman draselný
• Jodičnan draselný
• Manganistan draselný
• Síran ceričitý

Základné požiadavky na akúkoľvek analýzu sú:

• Zníženie koncentrácie chloridov na úroveň, kde je interferencia chloridov zanedbateľná (interferencia chloridov sa vyskytuje tam, kde sú prítomné koncentrácie chlóru vyššie ako 0,02 M)
• Nevyznačne sa nemení organický obsah vzorky (zabezpečí sa, aby nedošlo k zvýšeniu alebo zníženiu chemickej spotreby kyslíka)
• Aby bola metóda vhodná na bežné používanie.

Analýzy prebiehajú v dvoch fázach:

• Trávenie (oxidácia organickej hmoty vo vzorke)
• Stanovenie (meranie titračnou alebo kolorimetrickou metódou)

Po prvé, trávenie prebieha vytvorením reakcie, ktorá vyžaduje kyselinu, teplo a katalyzátor. Chemická spotreba kyslíka sa potom meria jednou z nasledujúcich metód:

• Titrimetrická analýza zahŕňa spracovanie roztoku vzorky vhodným činidlom, aby došlo k kvantitatívnej reakcii.
• Kolorimetrická analýza zahŕňa použitie farebného činidla a následné pozorovanie merateľných zmien farby vo vzorke roztoku.

Naša organizácia má silný personál, ktorý pozorne sleduje vývoj v oblasti vedy a techniky vo svete a neustále sa zlepšuje. Medzi početnými testovacími, meracími, analytickými a hodnotiacimi štúdiami poskytovanými pre podniky v rôznych odvetviach patria aj služby analýzy CHSK a chemickej spotreby kyslíka.