Domanda chimica di ossigeno: COD
La domanda chimica di ossigeno nota come COD dall’inglese Chemical Oxygen Demand è una misura indicativa della quantità di ossigeno che può essere consumata dalle reazioni in una soluzione e usata per quantificare la quantità di sostanze organiche nell’acqua.
La domanda chimica di ossigeno è comunemente espressa come massa di ossigeno consumato rispetto al volume della soluzione ed espressa come milligrammi per litro (mg/L). Il test della domanda chimica di ossigeno si basa sul fatto che quasi tutti i composti organici possono essere completamente ossidati in anidride carbonica in presenza di forti agenti ossidanti in condizioni acide.
Tuttavia gli energici ossidanti utilizzati nel test della domanda chimica di ossigeno non discriminano tra composti inorganici e organici. Pertanto alcune sostanze inorganiche sono ossidate mentre altre sostanze organiche non subiscono ossidazione. Nonostante la sua incapacità di misurare perfettamente la concentrazione assoluta di carbonio organico, la domanda chimica di ossigeno è spesso sufficiente per le applicazioni di trattamento delle acque reflue.
I primi metodi per determinare la domanda chimica di ossigeno furono sviluppati circa 150 anni fa e prevedevano l’osservazione dei cambiamenti di colore di una soluzione di permanganato mescolata con campioni di acqua.
La determinazione della domanda chimica di ossigeno può essere fatta tramite titolazione o, secondo il metodo previsto dall’ISPRA mediante test in cuvetta che avviene per via spettrofotometrica secondo lo stesso principio.
Determinazione della domanda chimica di ossigeno
Il test è prevalentemente utilizzato per determinare il grado di inquinamento dei corpi idrici e l’efficienza degli impianti di trattamento delle acque reflue urbane e industriali e si applica per analisi delle acque superficiali naturali e di scarico.
La determinazione della domanda chimica di ossigeno si basa sul fatto che circa il 95-100% della materia organica sono ossidate in presenza di bicromato di potassio e acido solforico dando luogo alla formazione di anidride carbonica e acqua.
Un campione viene sottoposto a riflusso a 150°C in presenza di acido solforico e un eccesso di bicromato di potassio per due ore. Per la determinazione della domanda chimica di ossigeno si utilizzano solfato di argento quale catalizzatore e solfato di mercurio (II) per eliminare l’interferenza dei cloruri presenti nelle acque reflue industriali.
L’eccesso di bicromato di potassio è titolato con solfato ferroso ammonico (FAS) noto come sale di Mohr. La quantità di bicromato consumato è proporzionale all’ossigeno necessario per ossidare la materia organica ossidabile.
Reazioni
La semireazione di riduzione del bicromato di potassio che passa da numero di ossidazione +6 a numero di ossidazione + 3 e provoca la riduzione delle sostanze organiche è:
Cr2O72- + 14 H+ + 6 e– → 2 Cr3+ + 7 H2O
Per evitare l’ossidazione di eventuali ioni cloruro da parte del bicromato che avviene secondo la reazione:
Cr2O72- + 14 H+ + 6 Cl– → 2 Cr3+ + 3 Cl2 + 7 H2O
Si aggiunge solfatato di mercurio (II) che reagisce con lo ione cloruro per dare cloruro di mercurio (II) che precipita secondo la reazione:
Hg2+(aq) + 2 Cl–(aq) → HgCl2(s)
Nel caso il solfato di mercurio (II) è in difetto lo ione cloruro è comunque rimosso a causa della presenza dello ione argento proveniente dal solfato di argento. Lo ione cloruro, infatti precipita sotto forma di cloruro di argento secondo la reazione:
Ag+(aq) + Cl–(aq)→ AgCl(s)
La reazione di ossidazione del bicromato di potassio in eccesso con il ferro (II) è la seguente:
6 Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ → 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O
Il punto finale della titolazione viene rilevato dall’indicatore redox ferroina di [Fe(o-phen)3]2+ di colore blu che è ossidato nella forma [Fe(o-phen)3]2+ di colore rosso. È necessario una titolazione del bianco usando un campione di acqua distillata. La determinazione della domanda chimica di ossigeno è ottenuta utilizzando la seguente formula
COD = 8000 (A-B) · M/V
Dove A è il volume di FAS utilizzato per il bianco, B è il volume utilizzato per la titolazione, M è la molarità del FAS e V è il volume del campione
Reagenti
Soluzione di bicromato di potassio
Aggiungere 6.13 g di bicromato di potassio preliminarmente messo in stufa per 2 ore a 105°C in 800 mL di acqua distillata. Agitare fino a completa solubilizzazione e portare a volume a 1 L
Soluzione di solfato di argento e acido solforico
Solubilizzare 10 g di solfato di argento in 500 mL di acido solforico concentrato e agitare fino a solubilizzazione. In un matraccio da litro versare circa 200 mL di acqua distillata e la soluzione di acido solforico. Portare a volume.
Soluzione di solfato di mercurio
Solubilizzare 0.1 g di solfato di mercurio in 5 mL di acido solforico concentrato
Soluzione di solfato ferroso ammonico
Solubilizzare 9.8 g di solfato ferroso ammonico in una soluzione contenente 100 mL di acqua distillata e 20 mL di acido solforico concentrato.
