Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P6 docx

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
6-1

CHNG 6

NHU CU OXY HÓA HC

6.1 GII THIU CHUNG

Ch tiêu COD đc dùng đ xác đnh hàm lng cht hu c có trong nc thi sinh
hot và nc thi công nghip. COD là lng oxy cn thit đ oxy hóa cht hu c
thành CO
2
và H
2
O di tác dng ca các cht oxy hóa mnh. Phng trình phn ng
oxy hóa có th biu din đn gin nh sau:

C
n
H
a
O
b
N
c
+ (n + a/4 - b/2 - 3/4c) O
2
å nCO
2
+ (a/2 - 3/2c)H
2
O + cNH
3
(6 - 1)

Trong thc t hu nh tt c các cht hu c đu b oxy hóa di tác dng ca các
cht oxy hóa mnh trong môi trng acid. Amino (s oxy hóa -3) s chuyn thành
NH
3
-N (phng trình 1). Tuy nhiên, nit hu c có s oxy hóa cao hn s chuyn
thành nitrate.

Khi phân tích COD, các cht hu c s chuyn thành CO
2
và H
2
O, ví d c glucose và

lignin đu b oxy hóa hoàn toàn. Do đó, giá tr COD ln hn BOD và có th COD rt ln
hn nhiu so vi BOD khi mu cha đa phn nhng cht khó phân hy sinh hc, ví d
nc thi giy có COD >> BOD do hàm lng lignin cao.

Mt trong nhng hn ch ch yu ca phân tích COD là không th xác đnh phn cht
hu c có kh nng phân hy sinh hc và không có kh nng phân hy sinh hc. Thêm
vào đó phân tích COD không cho bit tc đ phân hy sinh hc ca các cht hu c có
trong nc thi di điu kin t nhiên.

u đim chính ca phân tích ch tiêu COD là cho bit kt qu trong mt khong thi
gian ngn hn nhiu (3 gi) so vi BOD (5 ngày). Do đó trong nhiu trng hp, COD
đc dùng đ đánh giá mc đ ô nhim cht hu c thay cho BOD. Thng BOD = f x
COD, trong đó f là h s thc nghim.

6.2 CÁC PHNG PHÁP PHÂN TÍCH COD Ã DÙNG

Nhiu cht oxy hóa hóa hc đã đc dùng đ xác đnh nhu cu oxy hóa hóa hc ca
nc b ô nhim. Nhiu nm trc đây, dung dch KMnO
4
đc dùng trong phân tích
COD. Mc đ oxy hóa do permanganate thay đi theo nhng loi hp cht khác nhau
và mc đ oxy hóa thay đi đáng k theo nng đ các tác cht s dng.

Giá tr COD xác đnh bng phng pháp này luôn luôn nh hn nhiu so vi BOD
5
.
iu đó chng t rng permanganate không th oxy hóa hoàn toàn tt c các cht hu
c có trong nc phân tích.

Ceric sulfate, iodate kali, và dichromate kali là nhng cht oxy hóa đã đc dùng trong

phân tích COD. Trong đó, dichromate kali là cht oxy hóa thích hp nht vì dichromate
kali có kh nng oxy hóa hoàn toàn hu ht các cht hu c thành CO
2
và nc. Vì tt

GREEN EYE ENVIRONMENT
CễNG TY MễI TRNG
TM NHèN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai

â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
6-2
c cỏc cht oxy húa du dựng vi lng d nờn cn phi xỏc nh lng cũn tha.
Sau khi phn ng kt thỳc tớnh toỏn lng cht oxy húa tht s ó dựng oxy húa
cht hu c. K
2
Cr
2
O
7
l cht rt d xỏc nh bt c lng d cũn li no (dự nh) sau
phn ng. Do ú, K
2

Cr
2
O
7
chim u th hn nhiu cht oxy húa khỏc.

K
2
Cr
2
O
7
cú th oxy húa hon ton cht hu c trong mụi trng acid mnh v mt
nhit xỏc nh. Cỏc cht hu c d bay hi cú sn trong mu hoc to thnh trong
quỏ trỡnh phõn hy d dng b tht thoỏt nờn quỏ trỡnh ngng t hon lu rt cn thit.

Mt s cht hu c, c bit l cỏc acid bộo phõn t lng thp, khụng b oxy húa nu
khụng cú cht xỳc tỏc. Ag+ l tỏc nhõn xỳc tỏc rt hiu qu c dựng. Cỏc
hydrocacbon thm v pyridine khụng b oxy húa trong iu kin thớ nghim.

6.3 PHN TCH COD BNG K
2
Cr
2
O
7

K
2
Cr

2
O
7
l hp cht tng i r tin v cú tinh khit cao, sau khi sy nhit
103
0
C, cú th dựng pha dung dch nng 1N chớnh xỏc bng cỏch cõn v pha
loóng trong mt th tớch thớch hp. K
2
Cr
2
O
7
l cht oxy húa mnh trong mụi trng acid
mnh. Phng trỡnh phn ng tng quỏt cú th biu din nh sau:
C
n
H
a
O
b
N
c
+ dCr
2
O
7
2-
+ (8d + c)H
+

ồ nCO
2
+ (a + 8d - 3c)/2 H
2
O + cNH
4
+
+ 2dCr
3+
(6 - 2)


Trong ú

d = 2n/3 + a/6 - b/3 - c/2

Phng phỏp phõn tớch mu cú COD cao

Trong bt k phng phỏp xỏc nh COD no, cht oxy húa phi cũn d sau phn ng
m bo cỏc cht hu c b oxy húa hon ton.

Do ú phi cú mt lng thớch hp cht oxy húa cũn tha sau phn ng i vi tt c
cỏc mu, t ú mi xỏc nh c lng thc s ó tham gia phn ng.

Hu nh tt c cỏc dung dch ca cỏc cht kh u b oxy húa dn dn bi oxy khụng
kbớ hũa tan vo dung dch tr khi mu c bo qun khụng tip xỳc vi khụng khớ. Ion
Fe
2+
l tỏc nhõn kh hiu qu ca dichromate. Dung dch cha Fe
2+

c pha t
Ferrous Ammonium Sulfate (FAS) khỏ tinh khit v bn vng. Tuy nhiờn trong dung
dch, Fe
2+
b oxy húa dn dn bi O
2
do ú cn phi chun b li mi khi s dng. Phn
ng gia FAS v K
2
Cr
2
O
7
c biu din nh sau:

6Fe
2+
+ Cr
2
O
7
2-
+ 14H
+
ồ 6Fe
3+
+ 2Cr
3+
+ 7H
2

O

Mu trng



GREEN EYE ENVIRONMENT
CƠNG TY MƠI TRNG
TM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
6-3
C phân tích COD và BOD đc dùng đ xác đnh lng oxy cn đ oxy hóa các cht
hu c có trong mu. Phép phân tích phi bo đm kt qu giá tr COD ca mu khơng
b nh hng ca bt k ngun cht hu c nào khác gây ra. Vì vy mu trng cn
đc xác đnh trong các thí nghim COD và BOD.


Ch th

in th oxy hóa kh thay đi rt nhiu ti đim dng ca tt c các phn ng oxy hóa
kh. Nhng bin đi này có th nhn bit d dàng bng đin th k. Ngồi ra cng có

th s dng ch th oxy hóa kh đ xác đnh đim dng ca phn ng. Ferroin là mt
ch th hu hiu dùng đ nhn bit phn ng đã kt thúc khi tt c Fe
2+
đã b oxy hóa
hồn tồn. Khi đó màu xanh ca Cr
3+
sinh ra do q trình kh Cr
2
O
7
2-
chuyn thành
màu nâu đ.

Tính tốn



Phng pháp xác đnh mu COD thp


Phng pháp trên đúng vi mu có COD > 50mg/L. i vi nhng mu có COD < 50
mg/L cn phi dùng dung dch K
2
Cr
2
O
7
lỗng hn đ có th xác đnh chính xác hn
lng K

2
Cr
2
O
7
cho vào và còn tha sau phn ng. iu quan trng phi chú ý là t l
th tích H
2
SO
4
đm đc: tng th tích (mu + dd K
2
Cr
2
O
7
) = 1:1. Nu t l này nh hn,
nng lng oxy hóa ca dung dch s gim đáng k, trái li lng dichomate tiêu tn
cho mu trng s tha.

Phng pháp làm gim lng cht thi đc hi

Gim th tích mu + tác nhân hóa hc s dng

Tr ngi ca các cht vơ c

Mt s ion vơ c có th b ơxy hóa di điu kin thí nghim COD và gây sai s tha
rt ln. Cl
-
là mt trong nhng ion gây sai s ln nht cho thí nghim COD:

6Cl
-
+ Cr
2
O
7
2-
+ 14 H
+
å 3Cl
2
+ 2Cr
3+
+ 7H
2
O

Khc phc bng cách dùng HgSO
4

Hg
2+
+ 2Cl
-
⇔ HgCl
2
(β
2
= 1,7 x10

13
)

Nitrit b oxy hóa thành nitrate cng gây ra sai s COD. Khc phc bng cách thêm
sulphamic acid vào dung dch dichnmate.
mL mẫu
p
hân tích
3
V
m
a
ã
u

t
r
a
én
g

ơ
û nhi
ệt

độ

p
h
o

øn
g
(
V
m
a
ã
u

t
r
a
én
g

ơ
û 1
50

- V
m
a
ã
u

đo
)
x x 0
,
1 x 8000

COD =
COD =
(
A - B
)
x M x 8000
mL mẫu
p
hân tích