🧪 ChZT — Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu
Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu metodą zamkniętych probówek (kuwet) z dichromianem potasu. Kluczowy parametr oceny zanieczyszczenia wód i ścieków materią organiczną.
Przegląd
Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu (ChZT) jest jednym z najważniejszych parametrów analityki wód i ścieków. Określa ilość tlenu (w mg O₂/l) potrzebną do chemicznego utlenienia substancji organicznych i niektórych nieorganicznych związków redukujących obecnych w próbce wody.
W przeciwieństwie do BZT5 (biologicznego zapotrzebowania tlenu), ChZT obejmuje wszystkie utlenialne substancje — zarówno biodegradowalne, jak i oporne na rozkład biologiczny. Stosunek BZT5/ChZT pozwala ocenić biodegradowalność ścieków (>0,5 = łatwo biodegradowalne).
ChZT jest parametrem obligatoryjnym w pozwoleniach wodnoprawnych, monitoringu ścieków komunalnych i przemysłowych oraz ocenie efektywności oczyszczalni. Dopuszczalna wartość ChZT w ściekach oczyszczonych odprowadzanych do wód wynosi 125 mg O₂/l (Rozporządzenie MŚ). Metoda ISO 15705 (małoskalowa, zamknięte probówki) jest preferowana ze względu na mniejsze zużycie odczynników i bezpieczeństwo pracy w porównaniu do klasycznej metody refluksowej.
Zasada metody
Próbka wody jest utleniana w zamkniętej probówce (kuwecie) mieszaniną silnie utleniającą: dichromianu potasu (K₂Cr₂O₇) w stężonym kwasie siarkowym (H₂SO₄), w obecności siarczanu(VI) srebra (Ag₂SO₄) jako katalizatora utleniania związków trudno rozkładalnych oraz siarczanu(II) rtęci (HgSO₄) jako środka maskującego chlorki.
Mineralizacja przebiega w temperaturze 150°C przez 2 godziny. Podczas reakcji Cr⁶⁺ (pomarańczowy) jest redukowany do Cr³⁺ (zielony). Ilość zredukowanego chromu mierzy się spektrofotometrycznie przy długości fali 600±20 nm (dla zakresu do 1000 mg/l O₂) — absorbancja Cr³⁺ jest proporcjonalna do ChZT próbki.
ChZT [mg O₂/l] = odczyt ze spektrofotometru po kalibracji z roztworami wzorcowymi (KHP — ftalan potasu).
Zastosowania
- Kontrola jakości ścieków oczyszczonych (pozwolenie wodnoprawne, limit 125 mg O₂/l)
- Monitoring procesów technologicznych oczyszczalni ścieków
- Badanie ścieków przemysłowych (chemiczne, spożywcze, farmaceutyczne)
- Ocena biodegradowalności (stosunek BZT5/ChZT)
- Monitoring wód powierzchniowych (Ramowa Dyrektywa Wodna)
- Kontrola zrzutów przemysłowych do kanalizacji
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres pomiarowy | 0–1000 mg O₂/l (bez rozcieńczenia) |
| Granica wykrywania | 6 mg O₂/l (fotometria 600 nm) |
| Temperatura mineralizacji | 150 ± 2°C |
| Czas mineralizacji | 120 minut (2 godziny) |
| Maks. stężenie chlorków | 1000 mg/l Cl⁻ (bez interferencji) |
| Precyzja (CV) | 5–10% (zależy od stężenia) |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 15705:2005
- Tytuł (PL)
- Jakość wody -- Oznaczanie indeksu chemicznego zapotrzebowania tlenu (SP-ChZT) -- Metoda zminiaturyzowana z zastosowaniem szczelnych probówek
- Title (EN)
- Water quality — Determination of the chemical oxygen demand index (ST-COD) — Small-scale sealed-tube method
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie próbki
Próbkę ścieku dokładnie wymieszaj (zawiesiny wpływają na wynik). Dla próbek o ChZT >1000 mg/l wykonaj rozcieńczenie wodą dejonizowaną. Próbkę doprowadź do temperatury pokojowej.
2. Dodanie próbki do kuwety
Otwórz kuwetę testową (np. Hach LCK 514). Napipetuj precyzyjnie wymaganą objętość próbki (zwykle 2,0 mL) do kuwety z odczynnikami. Zamknij szczelnie nakrętką.
3. Mieszanie
Odwróć kuwetę kilkakrotnie (min. 3×), aby dokładnie wymieszać próbkę z odczynnikami. UWAGA: kuweta silnie się nagrzewa (reakcja egzotermiczna z H₂SO₄) — trzymać za nakrętkę!
4. Mineralizacja w termoreaktorze
Umieść kuwety w termoreaktorze nagrzanym do 150°C. Mineralizuj przez dokładnie 120 minut. Nie otwierać reaktora w trakcie procesu.
5. Chłodzenie
Po zakończeniu mineralizacji wyłącz reaktor. Pozostaw kuwety w bloku na 15–20 minut do wstępnego schłodzenia. Następnie wyjmij i umieść w stojaku. Odwróć kilkakrotnie. Schłódź do temperatury pokojowej (~30 min).
6. Pomiar spektrofotometryczny
Wytrzyj kuwetę czystą ściereczką (bez smug, odcisków palców). Włóż do spektrofotometru. Zmierz absorbancję przy 600 nm (Cr³⁺). Odczytaj wynik ChZT z krzywej kalibracyjnej lub wbudowanego programu.
7. Kontrola jakości
Przy każdej serii wykonaj: próbkę ślepą (woda dejonizowana), roztwór wzorcowy KHP (np. 500 mg O₂/l). Akceptowalne odchylenie: ±10% od wartości certyfikowanej.
8. Utylizacja odpadów
Zużyte kuwety zawierają rtęć i chrom — traktować jako odpady niebezpieczne. Zbieraj do oznakowanych pojemników. Przekaż firmie utylizującej odpady laboratoryjne. Nie wylewać do kanalizacji!
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Termoreaktor (blok grzewczy) | Hach DRB200, WTW CR 4200, Macherey-Nagel Nanocolor Vario C2 | 4 000–12 000 PLN |
| Spektrofotometr VIS/UV-VIS | Hach DR3900, Hach DR6000, WTW photoLab 7600 | 15 000–45 000 PLN |
| Testy kuwetowe (gotowe odczynniki) | Hach LCK 314 (15–150 mg/l), LCK 514 (100–2000 mg/l), LCK 014 (1000–10000 mg/l) | 250–450 PLN / 25 szt. |
| Pipety automatyczne | Eppendorf Research Plus 0,5–5 mL, Brand Transferpette S | 800–2 000 PLN |
| Stojak na kuwety | Dedykowany stojak do chłodzenia po mineralizacji | 100–300 PLN |
| Woda dejonizowana | System Millipore Milli-Q lub Hydrolab, przewodność <0,1 mS/m | system 15 000–40 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Dichromianu potasu K₂Cr₂O₇ | 7778-50-9 | Roztwór utleniający w stężonym H₂SO₄, stężenie 0,01667 mol/l. Zawarty w gotowych kuwetach testowych. |
| Kwas siarkowy H₂SO₄ (stężony) | 7664-93-9 | Medium reakcyjne, stężenie >95%. Silnie żrący, egzotermiczne mieszanie z wodą. |
| Siarczan(VI) srebra Ag₂SO₄ | 10294-26-5 | Katalizator utleniania związków trudno rozkładalnych (alifatyczne, aromatyczne). 5,5 g/kg H₂SO₄. |
| Siarczan(II) rtęci HgSO₄ | 7783-35-9 | Maskowanie chlorków (kompleksowanie Cl⁻). 33,3 g/l roztworu mineralizującego. Odpady rtęciowe wymagają specjalnej utylizacji. |
| Ftalan potasu (KHP) | 877-24-7 | Wzorzec kalibracyjny, 1,000 g KHP = 1,176 g O₂ (ChZT teoretyczne). Do przygotowania krzywej kalibracyjnej. |
| Roztwór wzorcowy ChZT 1000 mg/l | — | Gotowy roztwór certyfikowany (CRM) do weryfikacji kalibracji i kontroli jakości. |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Dichromianu potasu (Cr⁶⁺) — rakotwórczy (kategoria 1B), mutagenny, toksyczny. Unikać kontaktu i wdychania. Stosować dygestorium.
- Kwas siarkowy stężony — silnie żrący, powoduje ciężkie oparzenia. Egzotermiczne mieszanie z wodą. Nigdy nie dodawać wody do kwasu!
- Siarczan rtęci — wysoce toksyczny (Hg), niebezpieczny dla środowiska. Odpady rtęciowe wymagają specjalistycznej utylizacji.
- Gorące kuwety po mineralizacji (150°C) — ryzyko poparzeń. Stosować rękawice termiczne.
- Okulary ochronne, rękawice nitrylowe i fartuch laboratoryjny obowiązkowe.
- Zużyte kuwety — odpady niebezpieczne (Cr + Hg). Zbierać oddzielnie, nie wylewać do zlewu.