I parametri richiesti per il monitoraggio della qualità delle acque
Per definire la qualità dell’acqua, e il tipo di trattamento a cui sottoporla per un corretto utilizzo in impianti industriali e reflui, vengono richiesti una serie di parametri che possono essere suddivisi in sostanze organiche ed inorganiche.
Domanda biochimica e chimica di ossigeno (BOD e COD)
Tra i parametri più diffusi e noti c’è sicuramente la Domanda Biochimica di Ossigeno (BOD5), che misura l’ossigeno utilizzato nel metabolismo delle sostanze organiche biodegradabili. Questo parametro viene misurato normalmente dopo 5 giorni dal campionamento, secondo quanto stabilito da metodi vigenti sia in Italia che all’estero.
Un altro parametro spesso associato al BOD è la Domanda Chimica di Ossigeno (COD). Questo test viene utilizzato per misurare sia composti di natura organica che inorganica. Anche se al momento non esistono metodiche ufficiali che prevedono la suddivisione tra determinazione del COD sul particolato e sulla frazione solubile, è prassi consolidata in molti contesti eseguire una filtrazione del campione.
La frazione solubile del COD è molto interessante negli impianti di trattamento delle acque reflue, in particolar modo per i sistemi di areazione che devono essere progettati per soddisfare diversi requisiti, tra i quali anche il contenuto di COD.
Un’analizzatore COD è dunque la soluzione ideale per il monitoraggio del COD solubile: questa nanotecnologia brevettata è basata su un metodo fotoelettrico che esegue l’analisi in 15 minuti.
Monitoraggio del COD solubile
peCOD è l’analizzatore COD in grado di determinare la corrente originata durante il processo di ossidazione del campione all’interno del sensore brevettato, costituito da nanoparticelle di biossido di titanio (TiO2) fotocatalizzate in un sistema UV. Il potenziale di ossidabilità del TiO2, illuminato dai raggi UV, assicura che tutte le specie saranno completamente ossidate fornendo così una determinazione affidabile del COD.
Il peCOD, oltre a determinare in modo affidabile il COD, permette di fare uno screening del cBOD, fornendo anche molte informazioni su eventuali correlazioni tra i due parametri: infatti, dati raccolti da studi americani stabiliscono una forte correlazione tra il metodo classico di determinazione del BOD5 e tramite peCOD.
Analizzatore COD vs metodo tradizionale
I metodi tradizionali per la determinazione del COD utilizzano un forte agente ossidante (dicromato di potassio) in ambiente acido ad elevata temperatura. In queste condizioni viene garantita ossidazione e si misura l’ossigeno equivalente secondo la reazione:
CaHbOcNd + Cr2O7-2 + H+ 
Cr+3 + CO2 + H2O + NH4+
Questo metodo richiede circa 3 ore.
Il peCOD non richiede sostanze chimiche nocive, ma utilizza soluzioni non pericolose per l’ambiente e tantomeno per l’operatore. Il campione viene introdotto in una microcella contenente il sensore TiO2 che viene irradiato dalla luce UV e al quale viene applicato un potenziale. L’ossido di titanio è un agente ossidante molto potente (+3,1 V) e permette il trasferimento di elettroni da specie organiche nella cella di misura. In questo modo il peCOD è in grado di misurare anche sostanze organiche come acido nicotinico, benzene o dietilammina, normalmente difficili da ossidare.
Il TiO2 puro è fotoattivo solo a lunghezze d’onda inferiori a 380 nm. Questo perché è necessaria una certa quantità di energia luminosa per far urtare gli elettroni e causare i comportamenti che associamo alla fotocatalisi.
Il LED UV nell’analizzatore PeCOD funziona a una lunghezza d’onda di picco di 365 nm, con un minimo di 360 nm e un massimo di 370 nm, assicurando il raggiungimento di una fotocatalisi efficiente.
La carica Q misurata dal sistema rappresenta la quantità di elettroni prodotta dalla degradazione di tutti i composti del campione. Il valore Q misurato può essere facilmente convertito in una concentrazione di O2 equivalente. Uno schema della tecnologia è riportato in figura 1.
L’analizzatore peCOD esegue l’ossidazione avanzata su un piccolo volume di campione. Man mano che la reazione procede, viene generata una carica elettrica proporzionale all’ossigeno consumato; l’analizzatore registra questa carica generata, tracciando la corrente di uscita dalla reazione nel tempo come mostrato di seguito.
L’area sotto la curva generata dal tracciamento della corrente nel tempo è proporzionale al COD del campione. Viene inoltre determinata una carica in bianco per ciascun campione e sottratta dalla carica totale per garantire l’accuratezza.
Per validare i risultati ottenuti sono state eseguite analisi di confronto tra il metodo tradizionale e il sistema peCOD, che risulta essere molto affidabile su tutti campioni analizzati.
peCOD ha un range analitico che va da 0,07 mg/l a 15.000 mg/l di COD e lavora senza problemi con soluzioni contenenti un particolato massimo di 50µm, che consentono di non avere problemi di ostruzione dei capillari. Il sistema può essere gestito dallo schermo integrato oppure da software caricato su pc e collegato tramite connessione wireless.
Il peCOD può essere utilizzato anche per analisi “online” in modo da fornire dati di COD in tempo reale sulla qualità dell’acqua in ingresso ad un impianto.
