COD Beregner - Beregn Kemisk Iltforbrug fra Titrationsdata

Hvad er kemisk iltforbrug (COD)?

Kemisk iltforbrug (COD) er et mål for, hvor meget ilt der kræves for kemisk at nedbryde det organiske stof i en vandprøve. Det angives i milligram ilt pr. liter vand (mg/L). Et højere COD-tal betyder, at vandet indeholder mere materiale, der kan oxideres, hvilket normalt tyder på mere organisk forurening. Laboratorier måler COD med en titreringstest, og denne beregner omdanner titreringstallene til et COD-resultat.

COD er en af de mest almindelige test i arbejdet med vandkvalitet. Renseanlæg udfører testen for at kontrollere indgående og udgående vand. Miljøforskere bruger den til at kontrollere floder og søer. Fabrikker bruger den til at dokumentere, at deres udledning overholder de lovmæssige grænser.

Sådan fungerer dikromattitreringstesten

Den standardiserede COD-test bruger et kemikalie kaldet kaliumdichromat til at oxidere det organiske stof i en vandprøve. En laboratorietekniker opvarmer prøven med dichromat og stærk syre i to timer ved 150 °C (302°F). Den resterende mængde dichromat, der ikke reagerer med prøven, måles derefter ved titrering, en proces hvor et andet kemikalie (jern(II)-ammoniumsulfat) tilsættes langsomt, indtil en farveændring viser, at reaktionen er fuldført.

Testen udføres to gange: én gang på den egentlige vandprøve og én gang på en »blankprøve«, som er den samme blanding af kemikalier, men uden tilsat vandprøve. Blankprøven viser den maksimale mulige mængde titrant. Ved at sammenligne blankprøvetitreringen med prøvetitreringen kan man se, hvor meget dichromat det organiske stof i prøven faktisk har opbrugt.

COD-formel

COD-formlen er:

$C = \frac{(B - S) \times N \times 8000}{V}$

Hvor:

• C = det kemiske iltforbrug i mg/L
• B = den titrantmængde, der blev brugt til blindprøven, i mL
• S = den titrantmængde, der blev brugt til vandprøven, i mL
• N = titrantens normalitet i ækvivalenter pr. liter (eq/L)
• V = volumen af den vandprøve, der blev fordøjet, i mL
• 8000 = et fast omregningstal (forklaret nedenfor)

Resultatet kan aldrig være negativt, fordi et negativt iltforbrug ikke er fysisk muligt. Beregneren kontrollerer inputtene, før den anvender formlen. Blankprøvens volumen, normaliteten og prøvens volumen skal alle være større end nul. Prøvens titrantvolumen skal være nul eller større og må ikke være større end blankprøvens volumen.

Hvorfor formlen bruger 8000

Ilt har en molarmasse på 32 gram pr. mol. Hvert mol iltmolekyler optager 4 elektroner, når det reduceres til vand, så én ækvivalent ilt vejer 32 ÷ 4 = 8 gram. Det svarer til 8 milligram pr. millækvivalent. Titrantmængderne er angivet i milliliter, så resultatet skal også skaleres fra milliliter til liter, hvilket giver endnu en faktor på 1000. Ganges de to faktorer, fås 8 × 1000 = 8000.

Regneeksempel

Antag, at en laboratorietekniker udfører en COD-test med følgende resultater:

• Blindprøvens titrantvolumen: 10,0 mL
• Prøvens titrantvolumen: 7,5 mL
• Titrantens normalitet: 0,1 N
• Prøvevolumen: 20 mL

Når formlen anvendes:

COD = ((10,0 − 7,5) × 0,1 × 8000) / 20 COD = (2,5 × 0,1 × 8000) / 20 COD = 2000 / 20 = 100 mg/L

Et resultat på 100 mg/L ligger i det moderate område, som er typisk for renset spildevand.

Sådan aflæses et COD-resultat

Beregneren placerer resultatet i tre intervaller:

• Under 50 mg/L: lavt COD. Typisk for rent vand, f.eks. drikkevand eller godt renset afløbsvand.
• 50 mg/L op til, men ikke inklusive 200 mg/L: moderat COD. Typisk for renset spildevand, der forlader et renseanlæg.
• 200 mg/L og derover: højt COD. Det tyder på kraftig organisk forurening, f.eks. råt spildevand eller urenset industrielt spildevand.

Urenset husholdningsspildevand ligger normalt mellem cirka 250 og 1.000 mg/L. Industrielt spildevand, f.eks. fra bryggerier eller fødevarefabrikker, kan nå op på flere tusinde mg/L før rensning.

Almindelige problemer ved en COD-test

Prøvens titrantvolumen er større end blankprøvens. Det bør ikke forekomme, fordi prøven altid forbruger noget af dichromatet. Det betyder normalt, at de to aflæsninger er blevet byttet om, eller at blankprøven er blevet kontamineret. Beregneren afviser dette input og viser en fejl i stedet for et resultat.

Kloridinterferens. Saltvand og saltlage indeholder chloridioner, som dichromat oxiderer på samme måde som organisk stof. Det får COD-resultatet til at blive for højt. Standard Methods 5220 tilsætter kviksølvsulfat til fordøjelsesblandingen for at binde chloridet. Metoden omfatter dog ikke prøver med over cirka 2.000 mg/L chlorid; de kræver en anden procedure.

Meget høje resultater. Hvis en prøves COD er for høj til, at testen kan måle den nøjagtigt, fortynder laboratorier prøven med rent vand, udfører testen igen og ganger resultatet med fortyndingsfaktoren.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er forskellen mellem COD og BOD? COD måler alt i en prøve, der kan nedbrydes af et stærkt kemisk oxidationsmiddel. Biokemisk iltforbrug (BOD) måler kun det, som bakterier kan nedbryde over 5 dage. COD tager cirka 2 timer og giver mere ensartede resultater mellem laboratorier; BOD forudsiger bedre påvirkningen af en naturlig flod eller sø, fordi floder nedbryder affald biologisk og ikke kemisk.

Hvorfor kan COD ikke være negativt? Iltforbruget kan ikke være mindre end nul. Et negativt resultat i formlen betyder, at prøvetitreringen brugte mere titrant end blindprøven, hvilket tyder på en målefejl eller forurening og ikke på et reelt negativt forbrug. Beregneren afviser dette input og beder om korrigerede aflæsninger. Når de to titreringer stemmer helt overens, er forbruget 0 mg/L.

Hvilken prøvevolumen skal bruges? Det afhænger af metoden. Den åbne tilbagesvalingsmetode i Standard Methods 5220 fordøjer 50 mL. Den lukkede tilbagesvalingsmetode bruger meget mindre beholdere og fordøjer kun nogle få milliliter. Beregneren accepterer enhver volumen over nul, så indtast den volumen, som laboratoriet faktisk fordøjede.

Er denne beregner nøjagtig? Beregneren anvender formlen nøjagtigt, så dens aritmetik er korrekt. Nøjagtigheden af den endelige COD-værdi afhænger af nøjagtigheden af de indtastede laboratoriemålinger, herunder titreringsvolumenerne og titrantens normalitet.

Kan COD bruges til industrielt spildevand? Ja. Den samme formel gælder for enhver vandprøve. Industrielle prøver har ofte et meget højere COD end husholdningsspildevand og kan kræve fortynding før titreringen, så resultatet ligger inden for testens måleområde.

Referencer

1. American Public Health Association, American Water Works Association & Water Environment Federation. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (23. udg.).
2. U.S. Environmental Protection Agency. (1993). Method 410,4: The Determination of Chemical Oxygen Demand by Semi-Automated Colorimetry.
3. ISO 6060:1989. Water quality — Determination of the chemical oxygen demand. International Organization for Standardization.
4. Tchobanoglous, G., Burton, F. L. & Stensel, H. D. (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery (5. udg.). McGraw-Hill Education.