Guide de l'analyse de la DCO

La demande chimique en oxygène (DCO) est une mesure indirecte de la quantité de matière organique dans un échantillon. Avec ce test, vous pouvez mesurer presque tous les composés organiques qui peuvent être digérés par un réactif de digestion.

La DCO s'oppose à la demande biochimique en oxygène (DBO), qui dépend de l'utilisation de micro-organismes pour décomposer la matière organique de l'échantillon par respiration aérobie pendant une période d'incubation déterminée (généralement cinq jours).

La DBO et la DCO sont corrélées l'une à l'autre dans presque tous les échantillons, mais la DBO est toujours inférieure à la DCO car la dégradation biochimique de la matière organique n'est souvent pas aussi complète que la méthode chimique.

En tant que mesures de la matière organique dans un échantillon, la DBO et la DCO sont cruciales dans les eaux usées pour déterminer la quantité de polluants dans l'eau. Les polluants à forte teneur en matières organiques doivent être traités pour en réduire la quantité avant d'être déversés dans les eaux naturelles.

Si les stations d'épuration ne réduisent pas le contenu organique des eaux usées avant qu'elles n'atteignent les eaux naturelles, les microbes présents dans l'eau consommeront la matière organique. Par conséquent, ces microbes consomment également l'oxygène présent dans les eaux réceptrices dans le cadre de la décomposition des polluants organiques. Cet appauvrissement de l'oxygène accompagné de conditions riches en nutriments est appelé eutrophisation, un état des eaux naturelles qui peut entraîner la mort de la vie animale.

Les installations de traitement des eaux usées réduisent la DCO et la DBO en utilisant les mêmes microbes dans des conditions contrôlées. Ces installations sont des chambres d'aération dans lesquelles sont injectées des bactéries spécialisées qui peuvent décomposer les matières organiques dans un environnement qui ne nuit pas aux eaux naturelles. Une réduction de la DBO est utilisée dans ces installations comme mesure de l'efficacité du traitement.

Étant donné qu'un test DBO prend cinq jours, la DCO est utilisée pour surveiller le processus de traitement dans les opérations quotidiennes. Le test de la DCO ne prend que quelques heures. Si la DBO était toujours utilisée, les eaux usées traitées devraient être retenues et un problème dans le processus de traitement ne serait détecté que cinq jours plus tard ! Cela signifierait que les eaux usées devraient être retenues jusqu'à ce que les résultats puissent être vérifiés.

Le conseil Hanna Instruments
En raison de la rapidité des tests, les installations établissent généralement une corrélation entre la DBO et la DCO, et ne réalisent la DBO qu'occasionnellement. Toutefois, veillez à contacter votre autorité réglementaire locale pour obtenir des conseils détaillés sur les régimes d'analyse de la DBO et de la DCO.

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Comme indiqué précédemment, la DCO mesure la matière organique à l'aide d'un oxydant chimique. Il est crucial d'utiliser un oxydant suffisamment puissant pour réagir avec la quasi-totalité de la matière organique de l'échantillon. Historiquement, le permanganate de potassium remplissait ce rôle, mais sa capacité à oxyder toutes les matières organiques dans un large éventail d'échantillons de polluants n'était pas constante.

Actuellement, la plupart des tests DCO utilisent le dichromate de potassium comme oxydant. Le dichromate de potassium est un sel de chrome hexavalent de couleur orange vif, qui est un oxydant très puissant. Entre 95 et 100 % des matières organiques peuvent être oxydées par le bichromate. Lorsque le bichromate oxyde une substance, il se transforme en une forme trivalente de chrome, qui donne une couleur verte terne.

Le traitement est effectué sur les échantillons avec une quantité fixe d'oxydant, d'acide sulfurique et de chaleur (150 °C). Des sels métalliques sont généralement inclus pour supprimer toute interférence et catalyser le traitement. Le traitement prend généralement deux heures.

Pendant le traitement, il est nécessaire d'avoir un excès d'oxydant. Cela garantit une oxydation complète de l'échantillon. Il est donc important de déterminer la quantité d'oxydant en excès. Les deux méthodes les plus courantes pour cela sont le titrage et la colorimétrie.

Méthode titrimétrique pour déterminer la DCO

Dans la méthode de titrage pour la détermination de la DCO, l'excès de bichromate est mis en réaction avec un agent réducteur, le sulfate de fer et d'ammonium. Comme le sulfate d'ammonium de fer est ajouté lentement, l'excès de bichromate est transformé en sa forme trivalente.

Une fois que tout le dichromate en excès a réagi, un point d'équivalence est atteint. Ce point signifie que la quantité de sulfate de ferroammonium que vous avez ajoutée est égale à la quantité de bichromate en excès. Des indicateurs colorés peuvent également signaler ce point final, mais le processus peut être automatisé avec un indicateur potentiométrique (tel qu'une électrode).

Vous pouvez alors calculer la quantité de bichromate qui a été utilisée pour oxyder la matière organique en fonction de la quantité initialement ajoutée et de celle qui est restée.

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Méthode colorimétrique pour déterminer la DCO

Vous pouvez également vérifier la consommation de bichromate en observant le changement d'absorption de l'échantillon. Les échantillons absorbent à certaines longueurs d'onde en raison de la couleur du chrome trivalent (Cr³⁺) et du chrome hexavalent (Cr⁶⁺).

Vous pouvez quantifier la quantité de chrome trivalent dans un échantillon après traitement en mesurant l'absorption de l'échantillon à une longueur d'onde de 600 nm avec un photomètre ou un spectrophotomètre. On peut également utiliser l'absorbance du chrome hexavalent à 420 nm pour mesurer la quantité de chrome en excès à la fin du traitement afin de déterminer les valeurs de DCO.

Cette méthode est simple et ne nécessite que quelques étapes faciles.

• Traiter vos échantillons et préparer un échantillon témoin. L'échantillon témoin est simplement un échantillon d'eau désionisée qui a été traité de la même manière que vos échantillons à tester.
• Laissez refroidir les échantillons traités et l'échantillon témoin.
• Mettez l'instrument à zéro en utilisant l'échantillon témoin.
• Mesurer les échantillons

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Quelle est la meilleure méthode pour moi ?

Bien que les deux méthodes soient approuvées par l'EPA, elles ont leurs propres avantages et inconvénients.

Le titrage est moins exigeant en matériel, puisque les seuls équipements nécessaires sont une burette, un bloc chauffant et un flacon de digestion. Toutefois, la procédure est un peu plus laborieuse. Un titreur automatique peut réduire la quantité de données à entrer par l'utilisateur et peut être utilisé pour d'autres applications dans les eaux usées (par exemple, l'alcalinité, l'acidité volatile).

Bien que la colorimétrie nécessite un spectrophotomètre ou un photomètre, elle est pratique car la plupart des fabricants proposent des réactifs pré-mélangés, il suffit donc d'ajouter vos échantillons aux réactifs.

La colorimétrie facilite également les mesures, car l'analyste n'a qu'à traiter les échantillons et laisser l'instrument faire le travail. Pour ces raisons, la colorimétrie est la méthode la plus courante pour mesurer la DCO.

Pour commencer à utiliser la demande chimique en oxygène, seuls quelques instruments sont nécessaires. Comme il s'agit de la méthode la plus courante, nous nous concentrerons sur la méthode colorimétrique pour la DCO.

La température est l'une des mesures les plus courantes dans notre vie quotidienne. Dans le contexte de la qualité de l'eau, la température peut donner une indication sur les conditions de vie des plantes et des animaux aquatiques. Les températures chaudes sont généralement considérées comme favorables à la croissance des populations aquatiques. Toutefois, au-delà d'un certain point, la température peut avoir l'effet inverse et contribuer à une diminution de la diversité biologique dans une masse d'eau.

1. Bloc de chauffe

Les deux méthodes de test de la DCO nécessitent une étape de traitement. Il est donc essentiel de disposer d'un bloc chauffant pour vos échantillons afin de garantir des résultats précis et reproductibles. Pour de meilleurs résultats, recherchez un bloc chauffant à températures multiples afin qu'il puisse également être utilisé pour d'autres tests, comme le phosphore total. La plupart des blocs chauffants sont également équipés de minuteurs, qui sont essentiels pour maintenir des temps de traitement constants sur plusieurs tours.

Pour plus de sécurité, recherchez les modèles dotés d'un couvercle de sécurité qui recouvre le bloc chauffant en cas d'accident.

2. Photomètre ou spectrophotomètre ?

Le photomètre ou spectrophotomètre est l'appareil qui lira l'absorption des échantillons après traitement pour la corréler avec la concentration de DCO.
Les deux instruments peuvent être utilisés pour mesurer la DCO, mais les deux appareils diffèrent légèrement.

Les photomètres utilisent des filtres pour mesurer la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, mais les spectrophotomètres utilisent un dispositif qui permet des mesures sur un large spectre. Quel que soit l'instrument que vous choisissez, recherchez des modèles avec des méthodes préprogrammées pour la DCO afin de faciliter l'utilisation.

3. Réactifs

Les réactifs sont l'un des composants les plus importants du système de test DCO. Ces produits chimiques sont responsables de l'oxydation de la matière organique. Il est possible de préparer les réactifs en interne, mais il est plus facile d'acheter des réactifs pour minimiser le contact avec le chrome hexavalent et les acides forts. Ces flacons de COD sont pré-mélangés et prêts à être utilisés. Différents types de réactifs sont disponibles dans le commerce.

• Réactifs conformes à l'EPA
  Ces flacons sont conformes à la méthode EPA 410.4 et aux méthodes standard 5220D. Ces réactifs utilisent la formulation de cette méthode, qui contient du sulfate de mercure, du dichromate de potassium et de l'acide sulfurique. Choisissez-les si votre travail vous oblige à communiquer les résultats de la DCO à un organisme de réglementation qui exige les méthodologies de l'EPA.
• Réactifs conformes à la norme ISO
  Respecter les méthodes de la norme ISO 15705:2002 en ce qui concerne leur composition. La composition de ces flacons de DCO est similaire aux normes de l'EPA, ils contiennent donc également du mercure.
• Réactifs sans mercure
  La plupart des flacons de DCO contiennent du sulfate de mercure pour éliminer l'interférence du chlorure, qui autrement créerait une fausse lecture de DCO élevée. Les flacons sans DCO ne contiennent pas de mercure, ce qui les rend plus sensibles aux interférences des chlorures, mais réduit considérablement les risques de sécurité et environnementaux liés à la manipulation du mercure. Par conséquent, ces réactifs sont idéaux pour les analyses de routine où l'on s'attend à des concentrations de chlorure nulles ou très faibles.

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La mise à jour de votre analyse de la DCO est plus facile que jamais. Les photomètres et spectrophotomètres modernes sont dotés de méthodes intégrées qui rendent la transition vers un nouvel instrument plus facile que jamais.

Hanna Instruments s'engage dans le domaine des eaux usées dans les secteurs municipaux et industriels.

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