रासायनिक ऑक्सीजन मांग (COD) कैलकुलेटर - टाइट्रेशन डेटा से रासायनिक ऑक्सीजन मांग की गणना

रासायनिक ऑक्सीजन मांग (COD) क्या है?

रासायनिक ऑक्सीजन मांग (COD) इस बात का माप है कि पानी के किसी नमूने में मौजूद कार्बनिक पदार्थ को रासायनिक रूप से विघटित करने के लिए कितनी ऑक्सीजन आवश्यक है। इसे प्रति लीटर पानी में ऑक्सीजन के मिलीग्राम (mg/L) में व्यक्त किया जाता है। COD का अधिक मान बताता है कि पानी में ऑक्सीकरण योग्य पदार्थ अधिक हैं, जो आमतौर पर अधिक कार्बनिक प्रदूषण का संकेत है। प्रयोगशालाएँ COD मापने के लिए अनुमापन परीक्षण करती हैं, और यह कैलकुलेटर अनुमापन के मानों को COD परिणाम में बदलता है।

जल गुणवत्ता के कार्य में COD सबसे आम परीक्षणों में से एक है। अपशिष्टजल उपचार संयंत्र आने वाले और बाहर जाने वाले पानी की जाँच के लिए इसे करते हैं। पर्यावरण वैज्ञानिक नदियों और झीलों की जाँच के लिए इसका उपयोग करते हैं। कारखाने यह साबित करने के लिए इसका उपयोग करते हैं कि उनका छोड़ा गया जल कानूनी सीमाओं के भीतर है।

डाइक्रोमेट अनुमापन परीक्षण कैसे काम करता है

मानक COD परीक्षण में पानी के नमूने के कार्बनिक पदार्थ को ऑक्सीकरण करने के लिए पोटैशियम डाइक्रोमेट नामक रसायन का उपयोग किया जाता है। प्रयोगशाला तकनीशियन नमूने को डाइक्रोमेट और प्रबल अम्ल के साथ 150 °से॰ (302°F) पर दो घंटे तक गर्म करता है। इसके बाद नमूने के साथ अभिक्रिया न करने वाले डाइक्रोमेट की मात्रा अनुमापन द्वारा मापी जाती है। इसमें दूसरे रसायन (फेरस अमोनियम सल्फेट) को धीरे-धीरे तब तक मिलाया जाता है, जब तक रंग में परिवर्तन यह संकेत न दे कि अभिक्रिया पूरी हो गई है।

यह परीक्षण दो बार किया जाता है: एक बार वास्तविक पानी के नमूने पर और एक बार “ब्लैंक” पर, जिसमें रसायनों का वही मिश्रण होता है, लेकिन पानी का नमूना नहीं मिलाया जाता। ब्लैंक से टाइट्रेंट की अधिकतम संभव मात्रा का पता चलता है। ब्लैंक अनुमापन और नमूने के अनुमापन की तुलना से पता चलता है कि नमूने में मौजूद कार्बनिक पदार्थ ने वास्तव में कितना डाइक्रोमेट खपाया।

COD का सूत्र

COD का सूत्र है:

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

जहाँ:

• C = रासायनिक ऑक्सीजन मांग, mg/L में
• B = ब्लैंक परीक्षण में प्रयुक्त टाइट्रेंट का आयतन, mL में
• S = पानी के नमूने में प्रयुक्त टाइट्रेंट का आयतन, mL में
• N = टाइट्रेंट की नॉर्मैलिटी, प्रति लीटर तुल्यांक (eq/L) में
• V = पचाए गए पानी के नमूने का आयतन, mL में
• 8000 = एक निश्चित रूपांतरण संख्या (नीचे समझाया गया है)

परिणाम कभी ऋणात्मक नहीं हो सकता, क्योंकि ऋणात्मक ऑक्सीजन मांग भौतिक रूप से संभव नहीं है। सूत्र लागू करने से पहले कैलकुलेटर इनपुट की जाँच करता है। ब्लैंक का आयतन, नॉर्मैलिटी और नमूने का आयतन—सभी शून्य से अधिक होने चाहिए। नमूने में प्रयुक्त टाइट्रेंट का आयतन शून्य या उससे अधिक होना चाहिए और वह ब्लैंक के आयतन से बड़ा नहीं होना चाहिए।

सूत्र में 8000 का उपयोग क्यों किया जाता है

ऑक्सीजन का आणविक भार 32 ग्राम प्रति मोल है। ऑक्सीजन अणुओं का प्रत्येक मोल जल में अपचयित होने पर 4 इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है, इसलिए ऑक्सीजन का एक तुल्यांक 32 ÷ 4 = 8 ग्राम के बराबर होता है। यह 8 मिलीग्राम प्रति मिली-तुल्यांक है। टाइट्रेंट का आयतन मिलीलीटर में है, इसलिए परिणाम को मिलीलीटर से लीटर में बदलने के लिए भी एक गुणक 1000 आवश्यक है। दोनों को गुणा करने पर 8 × 1000 = 8000 मिलता है।

उदाहरण सहित गणना

मान लें कि एक प्रयोगशाला तकनीशियन COD परीक्षण करता है और ये परिणाम प्राप्त होते हैं:

• ब्लैंक टाइट्रेंट का आयतन: 10.0 मि॰ ली॰
• नमूने में टाइट्रेंट का आयतन: 7.5 मि॰ ली॰
• टाइट्रेंट की नॉर्मैलिटी: 0.1 N
• नमूने का आयतन: 20 मि॰ ली॰

सूत्र लागू करने पर:

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

100 mg/L का परिणाम मध्यम श्रेणी में आता है, जो उपचारित अपशिष्टजल के लिए सामान्य है।

COD परिणाम को कैसे पढ़ें

कैलकुलेटर परिणाम को तीन श्रेणियों में बाँटता है:

• 50 mg/L से कम: कम COD। स्वच्छ पानी, जैसे पीने का पानी या अच्छी तरह उपचारित बहिःस्राव, के लिए सामान्य।
• 50 mg/L से 200 mg/L से कम तक: मध्यम COD। उपचार संयंत्र से निकलने वाले उपचारित अपशिष्टजल के लिए सामान्य।
• 200 mg/L और अधिक: उच्च COD। भारी कार्बनिक प्रदूषण का संकेत, जैसे कच्चा मलजल या अनुपचारित औद्योगिक अपशिष्टजल।

अनुपचारित घरेलू अपशिष्टजल आमतौर पर लगभग 250 से 1,000 mg/L के बीच होता है। औद्योगिक अपशिष्टजल, जैसे शराब की भट्टियों या खाद्य कारखानों से निकलने वाला जल, उपचार से पहले कई हजार mg/L तक पहुँच सकता है।

COD परीक्षण में आम समस्याएँ

नमूने में टाइट्रेंट का आयतन ब्लैंक से अधिक है। ऐसा नहीं होना चाहिए, क्योंकि नमूना हमेशा कुछ डाइक्रोमेट खपाता है। आमतौर पर इसका अर्थ है कि दोनों रीडिंग आपस में बदल गई हैं या ब्लैंक दूषित हो गया है। कैलकुलेटर इस इनपुट को अस्वीकार करता है और परिणाम के बजाय त्रुटि दिखाता है।

क्लोराइड का हस्तक्षेप। खारे पानी और लवणीय विलयनों में क्लोराइड आयन होते हैं, जिनका डाइक्रोमेट उसी प्रकार ऑक्सीकरण करता है जिस प्रकार वह कार्बनिक पदार्थ का करता है। इससे COD परिणाम वास्तविक से अधिक आता है। Standard Methods 5220 क्लोराइड को निष्क्रिय करने के लिए पाचन मिश्रण में मरक्यूरिक सल्फेट मिलाने को कहता है। फिर भी यह विधि लगभग 2,000 mg/L से अधिक क्लोराइड वाले नमूनों पर लागू नहीं होती; ऐसे नमूनों के लिए अलग प्रक्रिया आवश्यक है।

बहुत अधिक परिणाम। यदि किसी नमूने का COD इतना अधिक हो कि परीक्षण उसे सटीक रूप से माप न सके, तो प्रयोगशालाएँ नमूने को स्वच्छ पानी से पतला करती हैं, परीक्षण दोबारा करती हैं और परिणाम को तनुकरण गुणक से गुणा करती हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

COD और BOD में क्या अंतर है? COD नमूने में मौजूद उस हर पदार्थ को मापता है जिसे प्रबल रासायनिक ऑक्सीकारक विघटित कर सकता है। जैवरासायनिक ऑक्सीजन मांग (BOD) केवल उस पदार्थ को मापती है जिसे बैक्टीरिया 5 दिनों में पचा सकते हैं। COD परीक्षण में लगभग 2 घंटे लगते हैं और विभिन्न प्रयोगशालाओं में अधिक सुसंगत परिणाम मिलते हैं; BOD किसी प्राकृतिक नदी या झील पर प्रभाव का बेहतर अनुमान देता है, क्योंकि नदियाँ अपशिष्ट को रासायनिक रूप से नहीं, जैविक रूप से विघटित करती हैं।

COD ऋणात्मक क्यों नहीं हो सकता? ऑक्सीजन मांग शून्य से कम नहीं हो सकती। सूत्र में ऋणात्मक परिणाम का अर्थ है कि नमूने के अनुमापन में ब्लैंक से अधिक टाइट्रेंट लगा, जो वास्तविक ऋणात्मक मांग के बजाय मापन त्रुटि या संदूषण का संकेत है। कैलकुलेटर इस इनपुट को अस्वीकार करता है और सही रीडिंग दर्ज करने को कहता है। जब दोनों अनुमापन बिल्कुल समान होते हैं, तो मांग 0 mg/L होती है।

नमूने का कितना आयतन उपयोग करना चाहिए? यह विधि पर निर्भर करता है। Standard Methods 5220 की ओपन-रिफ्लक्स विधि 50 मि॰ ली॰ नमूने का पाचन करती है। क्लोज्ड-रिफ्लक्स विधि में बहुत छोटे पात्रों का उपयोग होता है और केवल कुछ मिलीलीटर नमूने का पाचन किया जाता है। कैलकुलेटर शून्य से अधिक कोई भी आयतन स्वीकार करता है, इसलिए प्रयोगशाला ने वास्तव में जितने आयतन का पाचन किया हो, वही दर्ज करें।

क्या यह कैलकुलेटर सटीक है? कैलकुलेटर सूत्र को ठीक उसी प्रकार लागू करता है, इसलिए इसकी अंकगणना सही है। अंतिम COD मान की सटीकता दर्ज किए गए प्रयोगशाला मापों की सटीकता पर निर्भर करती है, जिसमें अनुमापन के आयतन और टाइट्रेंट की नॉर्मैलिटी शामिल हैं।

क्या COD का उपयोग औद्योगिक अपशिष्टजल के लिए किया जा सकता है? हाँ। यही सूत्र किसी भी पानी के नमूने पर लागू होता है। औद्योगिक नमूनों का COD अक्सर घरेलू अपशिष्टजल से बहुत अधिक होता है और अनुमापन से पहले उन्हें पतला करना पड़ सकता है, ताकि परिणाम परीक्षण की मापनीय सीमा में आ जाए।

संदर्भ

1. अमेरिकन पब्लिक हेल्थ एसोसिएशन, अमेरिकन वाटर वर्क्स एसोसिएशन और वाटर एनवायरनमेंट फेडरेशन। (2017)। जल और अपशिष्टजल की जाँच के लिए मानक विधियाँ (23वाँ संस्करण)।
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3. ISO 6060:1989। जल गुणवत्ता — रासायनिक ऑक्सीजन मांग का निर्धारण। मानकीकरण के लिए अंतरराष्ट्रीय संगठन।
4. Tchobanoglous, G., Burton, F. L., और Stensel, H. D. (2014)। अपशिष्टजल अभियांत्रिकी: उपचार और संसाधन पुनर्प्राप्ति (5वाँ संस्करण)। McGraw-Hill Education.