Metody Oxidace Organického Znečištění

Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) je definována jako hmotnostní koncentrace rozpuštěného kyslíku v roztoku, která byla spotřebována během biochemické oxidace organických látek za stanovených podmínek.

Slouží tedy jako nepřímý ukazatel množství biologicky rozložitelných organických látek ve vodě. BSK je množství kyslíku spotřebované mikroorganismy při biochemické oxidaci za aerobních podmínek.

Postihuje tedy pouze znečištění biologicky rozložitelnými látkami. Látky vůči biochemickému rozkladu rezistentní oxidaci nepodlehnou, a tedy se na ně žádný kyslík nespotřebuje.

Pro orientační stanovení biologické rozložitelnosti znečišťujících organických látek ve vodě je vhodné hodnotu BSK5 srovnat s CHSK, tedy s chemickou spotřebou kyslíku, při které oxidaci podléhají i látky biochemicky nerozložitelné.

U dobře rozložitelných látek bývá poměr BSK5:CHSK > 0,5. BSK má nejčastější využití při stanovení organického znečištění vody.

Čtěte také: Zpracování bioodpadu anaerobně

Používá se hlavně v odpadovém hospodářství, vodárenství a obecně při analýze vod. Své užití najde i při sledování míry eutrofizace vod a při kontrole jakosti pitné vody.

Pomocí BSK5 lze například stanovit kapacity čístíren odpadních vod. Počítají se v počtu ekvivalentních obyvatel (EO). Ekvivalentní obyvatel je standardní jednotka, která vyjadřuje průměrného člověka denně produkujícího 150 litrů odpadních vod a organické znečištění odpovídající 60g BSK5.

Po stanovení maximálního denního množství organických látek, které je čistírna schopna z vody odstranit a jejich přepočtení na BSK lze snadno spočítat, pro kolik lidí je její kapacita dostačující.

Odpadní vody mají velkou variabilitu BSK5, v průměru se v Evropě pohybují okolo 600 mg/l. Samočistící schopnost vodních toků při eutrofizaci lze rovněž vyjádřit pomocí BSK.

Běžné vodní toky obvykle mívají BSK5 pod 1 mg/l. Středně znečištěné vody se pohybují v rozmezí 2-8 mg/l.

Čtěte také: Organický odpad: co tam nepatří

Schopnost vodního toku zbavit se znečišťujících organických látek můžeme sledovat, pokud odebereme vzorky vody z několika míst toku postupně se vzdalujících od místa, kde ke znečištění dochází. Celková BSK je závislá na době inkubace a její průběh může být časově náročný.

Přistoupilo se tedy k jednotné inkubační době 5 dní. Kromě nejrozšířenější pětidenní BSK5 existují i další metody, lišící se hlavně časem oxidace.

Poměrně častá je BSK7, rozšířená hlavně v severních zemích, která je praktická v tom, že celé sledování končí stejný den v týdnu, jako bylo započato, a tudíž ho lze použít kterýkoliv pracovní den. Kratší metody, jako například BSK2,5 se v laboratořích příliš neujaly a užívají se hlavně při nedostatku času, např. při terénních měřeních.

U vzorků, kde se očekává vyšší znečištění, je vhodné použít tzv. zřeďovací metodu. Podle intenzity znečištění se do odměrného válce použije 500 - 10ml vzorku, s rostoucí koncentrací organických látek klesá množství vzorku, které se pro stanovení použije.

Doplňuje se zřeďovací vodou do 1 litru. Takto naředěný vzorek se rozlije do lahví a ponechá se v termostatu při teplotě 20°C 5 dní. Sondou se stanoví obsah rozpuštěného kyslíku nultý a pátý den.

Čtěte také: Vše, co potřebujete vědět o Bokashi Organico

Zřeďovací voda se připravuje přidáním 1ml fosforečnanového tlumivého roztoku, 1ml roztoku síranu hořečnatého, 1ml chloridu železitého a 1ml chloridu vápenatého do 1 litru destilované vody nasycené vzdušným kyslíkem.

Účelem tohoto zředění je, aby v případě stanovení extrémně znečištěných vod byl vůbec ve vzorku dostatek kyslíku pro aerobní rozklad. V případě stanovení BSK5 u vzorků s nízkou koncentrací organických látek není třeba vzorek ředit vůbec. Výsledná hodnota se obvykle udává v mg/l.

Pokročilé oxidační procesy

Předkládaná dizertační práce Ing. Petry Přibilové se zabývá využitím pokročilých oxidačních procesů zahrnujících hydrodynamickou kavitaci při tvorbě hydroxylových radikálů a radikálů na bázi síry.

Teoretická část je velmi obsáhlá. Úvodem jsou popsány vlastnosti estrogenů, jejich zdroje a výskyt v životním prostředí. Následuje podrobný výpis účinků estrogenů na živočichy, a to od ryb až po savce a člověka.

V další části tohoto oddílu popisuje autorka principy dosud užívaných AOP (Advanced Oxidation Processes). Je zde zahrnuto působení samotného UV záření, klasická Fentonova oxidace, foto-Fentonova oxidace, fotokatalytická oxidace, fotolýza používající kombinaci UV/peroxid vodíku, dále aplikace UV/chlor a UV/ozon.

V rámci „Experimentální části“ prezentuje autorka nejdříve použitou analytickou metodu LC-MS/MS, která sloužila ke kontrole průběhu studovaných procesů. Rovněž jsou zde popsány používané spektrofotometrické metody stanovení peroxidu vodíku a peroxodisíranu sodného.

Následuje popis jednotlivých provedených experimentů sloužících k odstranění estrogenů z vody a podrobný souhrn dosažených výsledků.

V experimentální práci pak autorka popisuje po použité analytické metody, jejich validace a uspořádání jednotlivých experimentů včetně testování materiálu pro konstrukci použitého zařízení.

V části „Výsledky“ pak a uvedeny výsledky testovaných variant odstraňování estrogenů z vody jakými byly HC/H2O2, HC/O3, HC/perkarbonát, HC/persulfát, samotná hydrodynamická kavitace a samotný H2O2.

V poslední kapitole „Diskuze“ pak sumarizuje získané poznatky. Dále následuje seznam zkratek, obrázků a tabulek. Přílohu tvoří 4 práce, z nichž jsou 2 přijaté a dvě ve formě manuskriptu.

Celkový organický uhlík (TOC)

Celkový organický uhlík (TOC) udává celkové množství uhlíku z organického materiálu přítomného ve vzorku. Výhody analýzy TOC jsou rychlý čas analýzy v řádu několika minut, přesné a na matrici nezávislé kvantifikace a velmi nízká spotřeba chemikálií.

Protože se jedná o souhrnný parametr, metoda není vhodná pro identifikaci jednotlivých organických složek. Celkové množství veškerého uhlíku přítomného ve vzorku se označuje jako „celkový uhlík“ (TC). Může být dále rozdělen do dvou hlavních skupin, celkový organický uhlík (TOC) a anorganický uhlík (IC).

Obě metody, metoda rozdílu (TC - IC) a přímá metoda (TOC = NPOC), se používají k měření TOC. Metoda rozdílu vyžaduje dvě samostatné analýzy a je proto náchylná k větší chybě měření než přímá metoda kvůli šíření chyb.

Analyzátory TOC jsou obecně analyzátory plynu CO₂ s předřazeným oxidačním stupněm a systémem přípravy vzorku. Bez ohledu na to, která metoda stanovení TOC se používá, TOC (také TC) se měří oxidací organického uhlíku a následnou kvantifikací vzniklého CO₂ pomocí infračerveného detektoru.

Vzorek se vstřikuje do vysokoteplotní spalovací pece (650 až 1 200 °C), aby se spálil veškerý organický uhlík ve vzorku a změřil se jako plně oxidovaný oxid uhličitý. Vzhledem k jednoduchosti použití tepla/spalování jako principu oxidace metoda nevyžaduje žádné činidla pro předúpravu nebo následnou úpravu.

Jednou z hlavních vlastností této metody je její schopnost účinně oxidovat organické uhlíkové látky, které jsou jinak odolné vůči rozkladu, jako jsou částice nebo makromolekulární organické látky.

Zatímco platinový katalyzátor zajišťuje úplnou přeměnu všech uhlíkových složek, teplota spalování je pod body tání běžných solí. Tím se minimalizují problémy způsobené solí a současně se dosahuje vynikajících výtěžků pro všechny organické složky.

U této metody se k vzorkům přidává oxidační činidlo, aby se chemicky rozložil uhlík v organické hmotě pro měření jako oxid uhličitý. Ačkoli může být aplikováno teplo (až 100 °C) nebo ultrafialové záření, aby se podpořila oxidační reakce, schopnost chemické reakce oxidativně rozkládat látky je slabší než u oxidačního spalování, což obvykle vede k nižší výtěžnosti uhlíku ze suspendovaných nebo jiných částicových organických látek nebo perzistentních látek.

Měření úrovně TOC v každém kroku procesu může být použito k potvrzení, že každý proces funguje správně. Kromě potvrzení funkcí úpravy vody může měření TOC také pomoci optimalizovat úpravu vody.

TOC se určuje v kapalinách, především ve vodě, ale také v různých pevných látkách, jako jsou půdy nebo odpady. Obecně se organické sloučeniny oxidují na oxid uhličitý a vzniklý CO2 se detekuje vhodným detektorem.

Při mokré chemické UV oxidaci se vzorek ozařuje UV světlem v reaktoru za přítomnosti persulfátových iontů při zvýšené teplotě (např. 80°C). Při katalytické oxidační spalování se vzorek spaluje v atmosféře obsahující kyslík při vysokých teplotách (např. 680°C) na katalyzátoru (např.

Nejčastěji používaná detekční metoda pro detekci CO2 v analyzátorech TOC je technika NDIR (nedisperzní infračervený detektor). Při stanovení organického uhlíku (TOC) musí být obsah anorganického uhlíku buď vzat v úvahu (matematicky), nebo odstraněn před stanovením.

Pokud je odstraněn, např. okyselením vzorku a následným odplyněním (karbonáty a hydrogenuhličitany se vypuzují jako CO2), je třeba vzít v úvahu, že existují také snadno odpařitelné organické látky, které mohou uniknout během přípravy vzorku.

V metodě rozdílu se dva různé parametry TC a IC určují samostatně. Podíl anorganického uhlíku (TIC) by neměl být příliš vysoký ve srovnání s TOC. Kvůli šíření chyb může mít vypočítaná hodnota TOC příliš vysokou nejistotu.

V metodě přidání se dva parametry POC a NPOC určují samostatně - jeden po druhém. Pro stanovení POC se vzorek okyselí a poté se propláchne nosným plynem. V tomto kroku se vypuzují jak CO2 z karbonátů a hydrogenuhličitanů, tak odpařitelné organické látky (POC).

Během katalytické oxidační spalování se voda odpařuje a některé sloučeniny, jako jsou dusíkaté a uhlíkové složky, se přeměňují na plynové sloučeniny, zatímco soli, jako jsou chloridy nebo sírany, zůstávají na katalyzátoru a hromadí se tam.

Stanovení COD je také významně časově náročnější. Trojnásobné stanovení TOC pomocí metody NPOC trvá přibližně 10-15 minut, v závislosti na době odplynění. Oxidační rozklad COD trvá 120 minut podle metody DIN bez přípravy.

tags: #oxidace #organickeho #znecisteni #metody

Oblíbené příspěvky:

• Koše pro tříděný odpad
• PAU a kvalita ovzduší
• Nebezpečný odpad: Azbest a břidlice
• Recepty na ekologický postřik
• Více o ochraně skorce vodního