Gids voor het testen van chemisch zuurstofverbruik

16/03/2022

Chemisch zuurstofverbruik (CZV/COD: chemical oxygen demand) is een kritische afvalverwerkingsparameter, van gemeentelijke systemen tot afvalstromen in de voedselproductie. Het op de juiste manier uitvoeren van COD-testen is belangrijk bij het bepalen van de effectiviteit van afvalwaterzuivering en kan helpen bij het diagnosticeren van eventuele problemen bij de behandeling. In deze blog bespreken we wat het chemische zuurstofverbruik is, hoe u het kunt testen en hoe u de beste apparatuur voor uw tests kunt krijgen.

Lees ook: 'Opgeloste zuurstof: de voordelen van optisch meten'

Wat is chemisch zuurstofverbruik?

xxx

Chemisch zuurstofverbruik (COD) is een indirecte meting van de hoeveelheid organisch materiaal in een monster. Met deze test kunt u vrijwel alle organische verbindingen meten die verteerd kunnen worden door een digestiereagens.

COD contrasteert met biochemisch zuurstofverbruik (BOD), dat afhankelijk is van het gebruik van micro-organismen om het organische materiaal in het monster af te breken door aërobe ademhaling in de loop van een bepaalde incubatietijd (meestal vijf dagen).

BOD en COD correleren met elkaar in vrijwel alle monsters, maar BOD is altijd lager dan COD omdat de biochemische afbraak van organische stoffen vaak niet zo volledig is als de chemische methode.

Belang van chemisch zuurstofverbruik

xxx

Als maatstaven voor organische stof in een monster zijn BOD en COD van cruciaal belang in afvalwater voor het bepalen van de hoeveelheid afval in het water. Afval met veel organisch materiaal moet worden behandeld om de hoeveelheid organisch afval te verminderen voordat het in natuurlijke wateren wordt geloosd.

Als waterzuiveringsinstallaties het organische gehalte van afvalwater niet verminderen voordat het natuurlijke wateren bereikt, zullen microben in het water het organische materiaal verbruiken. Als gevolg hiervan zullen deze microben ook de zuurstof in het ontvangende water verbruiken als onderdeel van de afbraak van organisch afval. Deze zuurstofuitputting samen met voedingsrijke omstandigheden wordt eutrofiëring of vermesting genoemd, een toestand van natuurlijk water die kan leiden tot de dood van dierlijk leven.

Afvalwaterfaciliteiten verminderen COD en BOD door dezelfde microben onder gecontroleerde omstandigheden te gebruiken. Deze faciliteiten beluchten kamers geïnjecteerd met gespecialiseerde bacteriën die het organische materiaal kunnen afbreken in een omgeving die geen schade toebrengt aan natuurlijke wateren. Een vermindering van BOD wordt in deze faciliteiten gebruikt als maatstaf voor de effectiviteit van de behandeling.

Omdat een BOD-test vijf dagen duurt om te voltooien, wordt COD gebruikt om het behandelingsproces in de dagelijkse activiteiten te controleren. De COD-test duurt slechts een paar uur. Als BOD altijd zou worden gebruikt, zou gezuiverd afvalwater moeten worden vastgehouden en zou een probleem met het behandelingsproces pas vijf dagen later worden gedetecteerd! Dit zou betekenen dat afvalwater moet worden vastgehouden totdat de resultaten kunnen worden geverifieerd.

Hanna Instruments Tip
Vanwege de snelheid van testen, stellen faciliteiten meestal een correlatie vast tussen BOD en COD, en voeren ze BOD slechts af en toe uit. Zorg er echter voor dat u contact opneemt met uw lokale regelgevende instantie voor gedetailleerd advies over BOD- en COD-testregimes.

Bekijk onze reagentia voor COD

Hoe chemisch zuurstofverbruik meten

xxx

Zoals eerder vermeld, meet COD organisch materiaal met behulp van een chemische oxidant. Het is van cruciaal belang dat een oxidant die sterk genoeg is wordt gebruikt om te reageren met vrijwel al het organische materiaal in het monster. Historisch gezien vervulde kaliumpermanganaat deze rol, maar het bleek inconsistent te zijn in zijn vermogen om al het organische materiaal in een breed scala aan afvalmonsters te oxideren.

Momenteel gebruiken de meeste COD-tests kaliumdichromaat als oxidant. Kaliumdichromaat is een zeswaardig chroomzout dat feloranje van kleur is en een zeer sterke oxidant is. Tussen 95-100% van het organische materiaal kan worden geoxideerd door dichromaat. Zodra dichromaat een stof oxideert, wordt die omgezet in een driewaardige vorm van chroom, wat een doffe groene kleur geeft.

De verwerking wordt uitgevoerd op de monsters met een vaste hoeveelheid van oxidant, zwavelzuur en warmte (150 °C). Metaalzouten worden meestal meegeleverd om eventuele interferenties te onderdrukken en de verwerking te katalyseren. De verwerking duurt meestal twee uur.

Tijdens de verwerking is het noodzakelijk om overtollige oxidant te hebben. Dit zorgt voor volledige oxidatie van het monster. Daarom is het belangrijk om de hoeveelheid overtollige oxidant te bepalen. De twee meest voorkomende methoden hiervoor zijn titratie en colorimetrie.

xxx

Titrimetrische methode van COD

Bij de titratiemethode voor het bepalen van COD wordt het overtollige dichromaat gereageerd met een reductiemiddel, ijzerammoniumsulfaat. Omdat het ijzerammoniumsulfaat langzaam wordt toegevoegd, wordt het overtollige dichromaat omgezet in zijn driewaardige vorm.

Zodra al het overtollige dichromaat reageert, wordt een equivalentiepunt bereikt. Dit punt betekent dat de hoeveelheid ferroammoniumsulfaat die u hebt toegevoegd gelijk is aan de hoeveelheid overtollig dichromaat. Kleurindicatoren kunnen dit eindpunt ook signaleren, maar het proces kan worden geautomatiseerd met een potentiometrische indicator (zoals een elektrode).

Daarna kunt u berekenen hoeveel dichromaat er naar oxiderend organisch materiaal is gegaan op basis van hoeveel in eerste instantie is toegevoegd en hoeveel er over is gebleven.

Bekijk alle titratiesystemen van Hanna Instruments

xxx

Colorimetrische methode van COD

U kunt ook kijken naar het verbruik van dichromaat door te kijken naar de verandering in de absorptie van het monster. De monsters absorberen op bepaalde golflengten als gevolg van de kleur van driewaardig chroom (Cr3+) en zeswaardig chroom (Cr6+).

U kunt de hoeveelheid driewaardig chroom in een monster na verwerking kwantificeren door de absorptie van het monster bij een golflengte van 600 nm met een fotometer of spectrofotometer te meten. Als alternatief kan de absorptie van zeswaardig chroom bij 420 nm worden gebruikt om de hoeveelheid overtollig chroom aan het einde van de verwerking te meten  om COD-waarden te bepalen.

Deze methode is eenvoudig en vereist slechts een paar eenvoudige stappen.

  • Verwerk uw monsters en een reagensblanco. De reagensblanco is slechts een monster van gedeïoniseerd water dat op dezelfde manier is behandeld als uw werkelijke monsters. U kunt de blanco zelfs opnieuw gebruiken zolang uw reagensbatch meegaat.
  • Laat de verwerkte monsters en blanco afkoelen.
  • Zet het instrument op nul met behulp van de blanco vials.
  • Meet de monsters met behulp van de blanco vial i.p.v. de lege vials
  • Meet de monsters

Bekijk alle fotometers van Hanna Instruments

xxx

Welke methode is het beste voor mij?

Hoewel beide methoden EPA-goedgekeurd zijn, hebben ze hun eigen voor- en nadelen.

Titratie is minder apparatuurintensief, omdat de enige apparatuur die u nodig hebt een buret, verwarmingsblok en digestieflacon is. De procedure is echter iets arbeidsintensiever. Een automatische titrator kan de benodigde hoeveelheid gebruikersinvoer verminderen en kan worden gebruikt voor andere toepassingen in afvalwater (bv. alkaliteit, vluchtige zuurgraad).

Hoewel colorimetrie een spectrofotometer of fotometer vereist, biedt het gemak omdat de meeste fabrikanten voorgemengde reagentia aanbieden, dus alles wat u hoeft te doen is uw monsters toevoegen aan de reagentia.

Colorimetrie maakt meten ook eenvoudig, omdat de analist alleen maar de monsters hoeft te verwerken en het instrument het werk laat doen. Om deze redenen is colorimetrie de meest gebruikelijke methode om COD te meten.

Wat heb ik nodig om te testen?

 

Om aan de slag te gaan met het chemische zuurstofverbruik zijn slechts een paar apparaten nodig. Als meest voorkomende methode zullen we ons concentreren op de colorimetrische methode voor COD.

Temperatuur is een van de meest voorkomende metingen in ons dagelijks leven. In het kader van de waterkwaliteit kan temperatuur een indicatie geven van de leefomstandigheden van waterplanten en -dieren. Warme temperaturen worden over het algemeen als gunstig beschouwd voor de groei van aquatische populaties. Na een bepaald punt kan temperatuur echter het tegenovergestelde effect hebben, wat bijdraagt aan een afname van de biologische diversiteit in een waterlichaam.

xxx

1. Verwarmingsblok

Beide methoden voor COD-testen vereisen de verwerkings stap, dus een verwarmingsblok voor uw monsters is cruciaal om nauwkeurige en herhaalbare resultaten te garanderen. Zoek voor de beste resultaten naar een verwarmingsblok met meerdere temperaturen, zodat die ook kan dienen voor andere tests, zoals totaal fosfor. De meeste verwarmingsblokken hebben ook timers, die van cruciaal belang zijn om de verwerkingstijden consistent te houden over meerdere beurten.

Zoek voor extra veiligheid naar modellen met een veiligheidsscherm dat het verwarmingsblok bedekt in geval van een ongeluk.

xxx

2. Colorimeter of spectrofotometer

De colorimeter of spectrofotometer is het apparaat dat de absorptie van de monsters na de verwerking gaat lezen om deze te correleren met de COD-concentratie. Beide instrumenten kunnen worden gebruikt om COD te meten, maar de twee apparaten verschillen een beetje van elkaar.

Colorimeters gebruiken filters om licht als specifieke golflengten te meten, maar spectrofotometers gebruiken een apparaat dat metingen over een breed spectrum mogelijk maakt. Ongeacht welk instrument u kiest, zoek naar modellen met voorgeprogrammeerde methoden voor COD voor gebruiksgemak.

xxx

3. Reagentia

Reagentia zijn een van de belangrijkste componenten van het COD-testsysteem. Deze chemicaliën zijn verantwoordelijk voor het oxideren van het organische materiaal. Het is mogelijk om reagentia intern te bereiden, maar het is gemakkelijker om reagentia te kopen om contact met zeswaardig chroom en sterke zuren te minimaliseren. Deze COD-vials zijn voorgemengd en klaar voor gebruik. Er zijn verschillende soorten reagentia in de handel verkrijgbaar.

  • EPA-conforme reagentia
    Deze vials voldoen aan EPA-methode 410.4 en standaardmethoden 5220D. Deze reagentia gebruiken de formulering voor deze methode, die kwiksulfaat, kaliumdichromaat en zwavelzuur bevat. Kies deze als uw werk vereist dat u COD-resultaten rapporteert aan een regelgevende instantie die EPA-methodologieën vereist.
  • ISO-conforme reagentia
    Voldoen aan ISO 15705:2002-methoden met betrekking tot hun samenstelling. Deze samenstelling van deze COD-vials is vergelijkbaar met die van EPA-normen, dus ze bevatten ook kwik.
  • Kwikvrije reagentia
    De meeste COD-vials bevatten kwiksulfaat om chloride-interferenties te verwijderen, die anders een vals hoge COD-waarde zouden creëren. COD-vrije vials bevatten geen kwik, waardoor ze gevoeliger zijn voor chloride-interferenties, maar verminderen de veiligheids- en milieurisico's van het hanteren van kwik aanzienlijk. Als gevolg hiervan zijn deze reagentia ideaal voor routineanalyses waarbij geen of zeer lage chlorideconcentraties worden verwacht.

Bekijk onze reagentia voor COD

Hanna Instruments kan helpen uw COD-testen te maximaliseren

xxx

Het upgraden van uw COD-analyse is eenvoudiger dan ooit. Moderne colorimeters en spectrofotometers hebben ingebouwde methoden die de overgang naar een nieuw instrument eenvoudiger dan ooit maken.

Hanna Instruments zet zich in voor afvalwater in gemeentelijke en industriële sectoren.

Lees ook: 'Gids voor het testen van milieuwater'

 





< Terug