سنجش سريع اكسيژن مورد نياز شيميايي از طريق هضم با مايكروويو و مقايسه آن با روش هضم در راكتور حرارتي

Rapid Measurement of Chemical Oxygen Demand through Microwave Digestion Compared with Thermal Reactor Digestion

زمينه و هدف: در روش متداول براي تعيين اكسيژن مورد نياز شيميايي، اكسيداسيون تركيبات آلي توسط دي كرومات پتاسيم در شرايط اسيدي و هضم در راكتور حرارتي (2 ساعت، c°150) انجام مي شود. نظر به اينكه امواج مايكروويو با پلاريزاسيون يوني و چرخش سريع مولكولهاي قطبي، قادر به توليد گرما مي باشند، در مطالعه حاضر، سنجش سريع اكسيژن مورد نياز شيميايي، از طريق هضم با مايكروويو مورد بررسي قرار گرفت. روش كار: در اين مطالعه تجربي، براي مقايسه هضم با راكتور حرارتي و مايكروويو در تعيين اكسيژن مورد نياز شيميايي، 243 نمونه استانداردِ محلول پتاسيم هيدروژن فتالات و نمونه هاي فاضلاب خام و پساب بر اساس رنگ سنجيِ يون كروم احيا شده مورد مطالعه قرار گرفتند. براي تحليلِ نتايج، از آزمون ويلكاكسون1 استفاده شد. يافته ها: ميانگين اكسيژن مورد نياز شيميايي در حالت هضم با مايكروويو (360 وات و 5 دقيقه)، اختلاف معني داري با ميانگين نتايج راكتور حرارتي (2 ساعت ، c°150) نداشتند. انرژي مصرفيِ راكتور حرارتي و مايكروويو به ازاي هر بار استفاده، به ترتيب 736 و 30 وات- ساعت تعيين شدند. بر اين اساس، انرژي و زمان هضمِ راكتور حرارتي در تعيين اكسيژن مورد نياز شيميايي، حدود 24 برابر مايكروويو مي باشد. نتيجه گيري: استفاده از مايكروويو به دليل قابليت كاتاليتيكي آن در اكسيداسيون شيميايي، از نظر زمان و انرژي به راكتور حرارتي ترجيح داده مي شود.

Background & Objectives: In a conventional method for determination of the chemical oxygen demand (COD), organic compounds are oxidized by potassium dichromate in acidic condition and thermal digestion (150°C, 2 hr). Whereas microwave produces heat through rapid rotation of polar molecules and ionic polarization, microwave digestion was investigated for rapid measurement of COD in present study. Methods: In this experimental study, in order to compare the thermal and microwave digesters for COD determination, 243 standard samples of potassium hydrogen phthalate solution and raw wastewater and effluent samples were studied according to standard methods based on the colorimetry of reduced chromium ion. The results were analyzed by Wilcoxon test. Results: The mean COD obtained from microwave digestion (360 Watt, 5 min) had no significant difference with the one determined by thermal reactor (150 °C, 2 hr.). Energy consumption of thermal reactor and microwave for determination of COD in each sample was determined as 736 and 30 W.hr, respectively. Therefore, the energy consumption and digestion time of thermal reactor in COD determination were about 24 fold higher than the microwave digestion. Conclusion: Application of microwave is preferred to the thermal reactor in terms of the time and energy consumption due to its catalytic ability in chemical oxidation.