COD કેલ્ક્યુલેટર - ટાઇટ્રેશન ડેટાથી રાસાયણિક ઓક્સીજન માંગ કેલ્ક્યુલેટ કરો

રાસાયણિક ઓક્સિજન માંગ (COD) શું છે?

રાસાયણિક ઓક્સિજન માંગ (COD) એ પાણીના નમૂનામાં રહેલા કાર્બનિક પદાર્થોને રાસાયણિક રીતે વિઘટિત કરવા માટે જરૂરી ઓક્સિજનનું માપ છે. તે પ્રતિ લિટર પાણીમાં ઓક્સિજનના મિલિગ્રામ (mg/L) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. CODનું વધુ મૂલ્ય એટલે પાણીમાં ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે તેવી સામગ્રી વધુ છે, જે સામાન્ય રીતે વધુ કાર્બનિક પ્રદૂષણ સૂચવે છે. પ્રયોગશાળાઓ ટાઇટ્રેશન પરીક્ષણ દ્વારા COD માપે છે, અને આ ગણક ટાઇટ્રેશનના આંકડાઓને CODના પરિણામમાં ફેરવે છે.

પાણીની ગુણવત્તાના કાર્યમાં COD સૌથી સામાન્ય પરીક્ષણોમાંનું એક છે. ગંદાપાણી શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટમાં આવતા અને બહાર જતા પાણીની તપાસ માટે આ પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. પર્યાવરણીય વૈજ્ઞાનિકો નદીઓ અને સરોવરોની તપાસ માટે તેનો ઉપયોગ કરે છે. કારખાનાઓ તેમનું છોડાણ કાયદેસર મર્યાદાઓને અનુરૂપ છે તે સાબિત કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરે છે.

ડાઇક્રોમેટ ટાઇટ્રેશન પરીક્ષણ કેવી રીતે કરવામાં આવે છે

પ્રમાણભૂત COD પરીક્ષણમાં પાણીના નમૂનામાં રહેલા કાર્બનિક પદાર્થોનું ઓક્સિડેશન કરવા માટે પોટેશિયમ ડાઇક્રોમેટ નામના રસાયણનો ઉપયોગ થાય છે. પ્રયોગશાળાનો તકનીશિયન નમૂનાને ડાઇક્રોમેટ અને મજબૂત એસિડ સાથે 150 °C (302°F) પર બે કલાક ગરમ કરે છે. નમૂના સાથે પ્રતિક્રિયા ન કરેલા ડાઇક્રોમેટનું પછી ટાઇટ્રેશન દ્વારા માપન કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં પ્રતિક્રિયા પૂર્ણ થઈ હોવાનું રંગ બદલાવ સૂચવે ત્યાં સુધી બીજા રસાયણ (ફેરસ એમોનિયમ સલ્ફેટ)ને ધીમે ધીમે ઉમેરવામાં આવે છે.

પરીક્ષણ બે વાર કરવામાં આવે છે: એક વાર વાસ્તવિક પાણીના નમૂના પર અને બીજી વાર "બ્લેન્ક" પર, જેમાં રસાયણોનું એ જ મિશ્રણ હોય છે પરંતુ પાણીનો નમૂનો ઉમેરવામાં આવતો નથી. બ્લેન્ક ટાઇટ્રેશન ટાઇટ્રન્ટની મહત્તમ શક્ય માત્રા દર્શાવે છે. બ્લેન્ક ટાઇટ્રેશન અને નમૂના ટાઇટ્રેશનની તુલના કરવાથી નમૂનામાં રહેલા કાર્બનિક પદાર્થોએ ખરેખર કેટલું ડાઇક્રોમેટ વાપર્યું તે જણાય છે.

CODનું સૂત્ર

CODનું સૂત્ર છે:

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

જ્યાં:

• C = રાસાયણિક ઓક્સિજન માંગ, mg/L માં
• B = બ્લેન્ક પરીક્ષણ માટે વપરાયેલ ટાઇટ્રન્ટનું આયતન, mL માં
• S = પાણીના નમૂના માટે વપરાયેલ ટાઇટ્રન્ટનું આયતન, mL માં
• N = ટાઇટ્રન્ટની નોર્માલિટી, પ્રતિ લિટર સમતુલ્યો (eq/L)માં
• V = પચાવેલા પાણીના નમૂનાનું આયતન, mL માં
• 8000 = એક નિશ્ચિત રૂપાંતરણ સંખ્યા (નીચે સમજાવેલ)

પરિણામ ક્યારેય ઋણાત્મક હોઈ શકે નહીં, કારણ કે ઓક્સિજનની ઋણાત્મક માંગ ભૌતિક રીતે શક્ય નથી. સૂત્ર લાગુ કરતાં પહેલાં ગણક ઇનપુટની તપાસ કરે છે. બ્લેન્કનું આયતન, નોર્માલિટી અને નમૂનાનું આયતન શૂન્ય કરતાં વધુ હોવું જોઈએ. નમૂના માટેના ટાઇટ્રન્ટનું આયતન શૂન્ય અથવા તેથી વધુ હોવું જોઈએ અને તે બ્લેન્કના આયતન કરતાં વધુ ન હોવું જોઈએ.

સૂત્રમાં 8000 શા માટે વપરાય છે

ઓક્સિજનનું અણુભાર 32 ગ્રામ પ્રતિ મોલ છે. ઓક્સિજનના અણુઓનો દરેક મોલ પાણીમાં અપચયિત થતાં 4 ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, તેથી ઓક્સિજનનો એક સમતુલ્ય 32 ÷ 4 = 8 ગ્રામ જેટલો હોય છે. એટલે કે તે પ્રતિ મિલિસમતુલ્ય 8 મિલિગ્રામ થાય છે. ટાઇટ્રન્ટનું ઘનફળ મિલિલિટરમાં હોય છે, તેથી પરિણામને મિલિલિટરમાંથી લિટરમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે 1000ના વધારાના પરિબળથી ગુણવું પડે છે. બંનેનો ગુણાકાર 8 × 1000 = 8000 થાય છે.

ઉદાહરણ સાથે ગણતરી

માનો કે પ્રયોગશાળાનો તકનીશિયન નીચેના પરિણામો સાથે COD પરીક્ષણ કરે છે:

• બ્લેન્ક ટાઇટ્રન્ટનું ઘનફળ: 10.0 mL
• નમૂનાના ટાઇટ્રન્ટનું ઘનફળ: 7.5 mL
• ટાઇટ્રન્ટની નોર્માલિટી: 0.1 N
• નમૂનાનું ઘનફળ: 20 mL

સૂત્ર લાગુ કરતાં:

COD = ((10.0 − 7.5) × 0.1 × 8000) / 20 COD = (2.5 × 0.1 × 8000) / 20 COD = 2000 / 20 = 100 mg/L

100 mg/Lનું પરિણામ મધ્યમ શ્રેણીમાં આવે છે, જે શુદ્ધ કરાયેલા ગંદાપાણી માટે સામાન્ય છે.

CODના પરિણામનું અર્થઘટન કેવી રીતે કરવું

ગણક પરિણામને ત્રણ શ્રેણીમાં વહેંચે છે:

• 50 mg/Lથી ઓછું: ઓછું COD. પીવાનું પાણી અથવા સારી રીતે શુદ્ધ કરાયેલ નિષ્કાસિત પાણી જેવા સ્વચ્છ પાણી માટે સામાન્ય.
• 50 mg/Lથી 200 mg/L કરતાં ઓછું: મધ્યમ COD. શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટમાંથી બહાર આવતા શુદ્ધ કરાયેલા ગંદાપાણી માટે સામાન્ય.
• 200 mg/L અને તેથી વધુ: ઊંચું COD. કાચા ગટરના પાણી અથવા અશુદ્ધ ઔદ્યોગિક ગંદાપાણી જેવા ભારે કાર્બનિક પ્રદૂષણનો સંકેત.

અશુદ્ધ ઘરેલું ગંદાપાણી સામાન્ય રીતે લગભગ 250 અને 1,000 mg/L વચ્ચે હોય છે. બ્રુઅરી અથવા ખાદ્ય ઉત્પાદન પ્લાન્ટમાંથી આવતા ઔદ્યોગિક ગંદાપાણીમાં શુદ્ધિકરણ પહેલાં COD કેટલાક હજાર mg/L સુધી પહોંચી શકે છે.

COD પરીક્ષણમાં થતી સામાન્ય સમસ્યાઓ

નમૂનાના ટાઇટ્રન્ટનું ઘનફળ બ્લેન્ક કરતાં વધુ છે. આવું થવું જોઈએ નહીં, કારણ કે નમૂનો હંમેશાં થોડું ડાઇક્રોમેટ વાપરે છે. સામાન્ય રીતે તેનો અર્થ એ થાય છે કે બંને વાંચનોની અદલાબદલી થઈ છે અથવા બ્લેન્ક દૂષિત થયું છે. ગણક આ ઇનપુટને નકારીને પરિણામના બદલે ભૂલ દર્શાવે છે.

ક્લોરાઇડથી થતો વિક્ષેપ. ખારા પાણી અને ખારાં દ્રાવણોમાં ક્લોરાઇડ આયનો હોય છે, જેને ડાઇક્રોમેટ કાર્બનિક પદાર્થોનું ઓક્સિડેશન કરે છે તે જ રીતે ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. તેથી CODનું પરિણામ વાસ્તવિક કરતાં વધુ આવે છે. Standard Methods 5220માં ક્લોરાઇડને બાંધવા માટે પાચન મિશ્રણમાં મર્ક્યુરિક સલ્ફેટ ઉમેરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ લગભગ 2,000 mg/Lથી વધુ ક્લોરાઇડ ધરાવતા નમૂનાઓ માટે લાગુ પડતી નથી; તેમના માટે અલગ પ્રક્રિયા જરૂરી છે.

ખૂબ ઊંચાં પરિણામો. જો નમૂનાનું COD પરીક્ષણ દ્વારા ચોકસાઈથી માપી શકાય તે કરતાં વધુ હોય, તો પ્રયોગશાળાઓ નમૂનાને સ્વચ્છ પાણીથી પાતળું કરે છે, પરીક્ષણ ફરીથી કરે છે અને પરિણામનો મંદન ગુણાંક વડે ગુણાકાર કરે છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

COD અને BOD વચ્ચે શું તફાવત છે? COD નમૂનામાં રહેલી એવી દરેક વસ્તુનું માપ લે છે જેને પ્રબળ રાસાયણિક ઓક્સિડાઇઝર દ્વારા વિઘટિત કરી શકાય. જૈવરાસાયણિક ઓક્સિજન માંગ (BOD) માત્ર એટલી વસ્તુનું માપ લે છે જેને બેક્ટેરિયા 5 દિવસમાં પચાવી શકે. CODમાં લગભગ 2 કલાક લાગે છે અને વિવિધ પ્રયોગશાળાઓ વચ્ચે વધુ સુસંગત પરિણામો મળે છે; BOD કુદરતી નદી અથવા સરોવર પર થતી અસરની વધુ સારી આગાહી કરે છે, કારણ કે નદીઓ કચરાને રાસાયણિક રીતે નહીં પરંતુ જૈવિક રીતે વિઘટિત કરે છે.

COD ઋણાત્મક કેમ ન હોઈ શકે? ઓક્સિજન માંગ શૂન્યથી નીચે જઈ શકતી નથી. સૂત્રમાં ઋણાત્મક પરિણામનો અર્થ એ છે કે નમૂનાના ટાઇટ્રેશનમાં બ્લેન્ક કરતાં વધુ ટાઇટ્રન્ટ વપરાયું, જે વાસ્તવિક ઋણાત્મક માંગ નહીં પરંતુ માપનની ભૂલ અથવા દૂષણ સૂચવે છે. ગણક આ ઇનપુટ સ્વીકારતો નથી અને સુધારેલા વાંચનો માગે છે. જ્યારે બંને ટાઇટ્રેશન બરાબર સમાન હોય, ત્યારે માંગ 0 mg/L હોય છે.

કયા નમૂના ઘનફળનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ? તે પદ્ધતિ પર આધાર રાખે છે. Standard Methods 5220ની ઓપન-રિફ્લક્સ પદ્ધતિમાં 50 mL નમૂનાનું પાચન કરવામાં આવે છે. ક્લોઝ્ડ-રિફ્લક્સ પદ્ધતિમાં ઘણાં નાનાં પાત્રો વપરાય છે અને માત્ર થોડા મિલિલિટરનું પાચન થાય છે. ગણક શૂન્ય કરતાં વધુ કોઈપણ આયતન સ્વીકારે છે, તેથી પ્રયોગશાળામાં ખરેખર પચાવેલું આયતન દાખલ કરો.

શું આ ગણક ચોક્કસ છે? ગણક સૂત્રને બરાબર લાગુ કરે છે, તેથી તેની ગણતરી સાચી છે. અંતિમ COD મૂલ્યની ચોકસાઈ દાખલ કરાયેલા પ્રયોગશાળાના માપનોની ચોકસાઈ પર આધાર રાખે છે, જેમાં ટાઇટ્રેશનનાં ઘનફળ અને ટાઇટ્રન્ટની નોર્માલિટીનો સમાવેશ થાય છે.

શું ઔદ્યોગિક ગંદાપાણી માટે CODનો ઉપયોગ કરી શકાય? હા. આ જ સૂત્ર કોઈપણ પાણીના નમૂના માટે લાગુ પડે છે. ઔદ્યોગિક નમૂનાઓમાં ઘરેલાં ગંદાપાણી કરતાં COD ઘણી વાર ઘણું વધારે હોય છે અને ટાઇટ્રેશન પહેલાં તેમને પાતળા કરવાની જરૂર પડી શકે છે, જેથી પરિણામ પરીક્ષણની માપી શકાય તેવી શ્રેણીમાં આવે.

સંદર્ભો

1. American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (23rd ed.).
2. U.S. Environmental Protection Agency. (1993). Method 410.4: The Determination of Chemical Oxygen Demand by Semi-Automated Colorimetry.
3. ISO 6060:1989. પાણીની ગુણવત્તા — રાસાયણિક ઓક્સિજન માંગનું નિર્ધારણ. આંતરરાષ્ટ્રીય માનકીકરણ સંસ્થા.
4. Tchobanoglous, G., Burton, F. L., & Stensel, H. D. (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery (5th ed.). McGraw-Hill Education.