KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI (KOİ) ANALİZ YÖNTEMİ

Sayfa |1
KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI (KOİ)
ANALİZ YÖNTEMİ
YÖNTEMİN ESASI VE PRENSİBİ
Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) kontrollü şartlar altında numune ile reaksiyona giren
oksitleyicilerin miktarı olarak tanımlanır. Tüketilen oksitleyicinin miktarı, oksijen miktarı
eşdeğeri olarak ifade edilir. Özel kimyasal özelliklerinden dolayı dikromat iyonu (Cr2O72-)
yöntemde Cr3+’ ya indirgenerek oksitleyici olarak kullanılmaktadır.
Organik maddelerin çoğu kaynayan sülfürik ve kromik asit karışımında oksitlenir. Bu
metotta, numune potasyum dikromat (K2Cr2O7) ile sülfürik asit gibi güçlü bir asit
karışımında reflux edilir. Parçalanmadan (digestion) sonra tüketilen K2Cr2O7 miktarını tespit
etmek için geride kalan indirgenmemiş K2Cr2O7, ferro amonyum sülfatla titre edilir ve
oksitlenmiş organik madde oksijen eş değeri şeklinde hesaplanır. 50 mL’nin dışında
hacimler kullanıldığı zaman reaktiflerin ağırlık ve hacim oranları korunmalıdır. Daha kısa
bir periyotta aynı sonuçların elde edilmesi durumunda, 2 saatlik standart reflux zamanı
kısaltılabilir.
Analizler paralel numunelerle yapılır. İki paralel numune arasındaki farkın % 10 dan fazla
olmaması gerekir. Bu durumda analiz tekrar edilir.
UYARILAR
Girişim:
En fazla girişen madde klor iyonudur. Klor, gümüş iyonuyla reaksiyona girerek gümüş
klorür olarak çöker ve bu gümüşün katalitik etkisini önler. Brom ve iyot gibi diğer reaktifler
de gümüş iyonuna aynı şekilde girişimde bulunur. Bu tür girişimler dikromat iyonunun
kendini okside etmesini sınırlar. KOİ analizi için uygulanan şiddetli parçalama metodlarıyla
halojenin elementel formu ve kromik iyon vermek üzere klor, brom ve iyot dikromat ile
reaksiyona girer. Klorun sebep olduğu zorluklar tamamen giderilemese de refluxlama
Sayfa |2
metodundan önce civa sülfat (HgSO4) ile kompleks yapı oluşturarak oldukça azaltılabilir.
10:1 HgSO4:Cl oranı korunduğu müddetçe klor konsantrasyonunun 2000 mg/L’den az
olduğu biliniyorsa her ne kadar 1 g HgSO4 kullanılması öngörülmüşse de daha az bir
miktarı kullanılabilir. Bu test 2000 mg/L’den daha fazla klor iyonu içeren numuneler için
kullanılmamalıdır. Klor tuzlarından meydana gelen girişimler parçalanmadan önce gümüş
iyonunun çöktürülmesi ve filtrasyonu ile giderilebilir.
Tercihen numuneler cam şişelere alınır. Kararsız numunelerin analizleri hemen yapılır,
ancak analizler hemen yapılamıyorsa, konsantre H2SO4 ile pH≤ 2 olarak ayarlanır. Askıda
katı madde içeren numuneler analizden önce homojenize edilir.
KULLANILAN REAKTİFLER VE HAZIRLANIŞI
* Standart potasyum dikromat çözeltisi; 0.04167 M; Bir miktar K2Cr2O7 150 C de 2 saat
kurutulur,
bundan 12.259 g tartılır, bir miktar distile suda çözülür ve 1000 mL’ ye
seyreltilir. Bu reaktif, reaksiyon sırasında 6 elektron transferi yaparak Cr+3’ e indirgenir. Eş
değer konsantrasyonu = 6 x 0.04167 M ya da 0.2500 N’ dir.
* Sülfürik asit reaktifi; Konsantre sülfürik asitin her bir kg’na kristal ya da toz gümüş
sülfattan (Ag2SO4) 5.5 g ilave edilir. Ag2SO4’ ın çözülmesi için 1 - 2 gün beklenir,
karıştırılır.
*Ferroin indikatör çözeltisi; 1.485 g 1,10-phenanthroline monohidrat ve 695 mg
FeSO4. 7 H2O distile suda çözülür ve 100 mL ye tamamlanır. Bu çözeltinin hazır satılan
şekli de satın alınabilir.
* Standart ferro amonyum sülfat (FAS) titrantı, yaklaşık 0.1 M; 39 g Fe(NH4)2(SO4)2. 6
H2O distile suda çözülür, 20 mL konsantre H2SO4 ilave edilir, oda sıcaklığına soğutulduktan
sonra 1000 mL’ye seyreltilir. Hazırlanan bu çözelti, K2Cr2O7 standardına karşı günlük
olarak aşağıdaki şekilde standardize edilir.
10.0 mL K2Cr2O7 standardı yaklaşık 100 mL’ ye seyreltilir. 30 mL konsantre H2SO4 ilave
edilir ve soğutulur. 0.10 - 0.15 mL (2-3 damla) ferroin indikatörü kullanılarak FAS ile titre
edilir.
FAS
çözeltisinin
standart
konsantrasyonu
aşağıdaki
hesaplanabilir.
FAS çözelti sin in molaritesi 
Titre edilen 0.04167M K 2 Cr2 O7 nin hacmi, mL
x0.25
Titrasyonda harcanan FAS ' ın hacmi, mL
formül
kullanılarak
Sayfa |3
* Civa sülfat, HgSO4 ; 0,4 g toz veya kristal halinde
Potasyum hidrojen fitalat (KHP) standardı, HOOCC6H4COOK; Bir miktar KHP hafifçe
ezildikten sonra ağırlığını sabitlemek amacıyla 110 °C de kurutulur. Buradan 425 mg tartılır
ve bir miktar distile suda çözülür ve 1000 mL’ye tamamlanır. KHP teorik olarak 1.176 mg
O2 / mg' lık KOİ’na sahiptir ve teorik olarak bu çözeltideki KOİ 500 g O2/mL dir. Bu
çözelti buz dolabında saklandığı sürece eğer steril ortamlarda hazırlanmışsa 3 ay boyunca
kullanılabilir ancak hazırlama steril bir ortamda yapılmamışsa her hafta yenisi
hazırlanmalıdır.
KULLANILAN CİHAZLARIN LİSTESİ
* Refluks düzeneği; 29/32 şilifli kısa boyunlu 250 ml balon joje ve 29/32 şilifli bağlantısı
olan kondenseri, en az 1.4 W/cm2 ısıtma yüzeyi sağlayacak güce sahip ceketli ısıtıcı.
* Karıştırıcı
* Pipetler
NUMUNE HAZIRLAMA
Analizden önce, askıda katı madde içeren numunelerin homojen olması sağlanır. Eğer KOİ,
BOİ, TOK, vs ile ilişkilendirilecekse tüm testler için numune aynı ön işlemden
geçirilmelidir. Yüksek KOİ içeren atıklar için hatayı azaltmak için seyreltme yapılır.
DENEYİN YAPILIŞI
* > 50 mg O2/L KOİ’ li numunelere uygulanan işlem;
- Numune gerekiyorsa önce homojenize edilir.
- 20.0 mL numune 250 mL’lik refluxlama balona pipetlenir. Eğer örnek 900
mg O2/L KOİ içeriyorsa örnekten bir miktar alınarak 50 mL’ ye kadar
seyreltilir.
- 0,4 g HgSO4 ilave edilir ve bir kaç damla çok yavaş bir şekilde 5.0 mL
sülfürik asit reaktifi ilave edilir, HgSO4’ ı çözmek için karıştırılır.
- Uçucu maddelerin kaybını önlemek için karıştırılırken soğutulur.
Sayfa |4
- 10.0 mL 0.04167M K2Cr2O7 çözeltisi ilave edilir ve karıştırılır.
- Balon soğutucuya bağlanır ve soğuk su geçirilir.
- Geri kalan sülfürik asit (30 mL) reaktifi soğutucunun açık ucundan eklenir.
Sülfürik asit reaktifi eklenirken karıştırma ve çevirme işlemine devam edilir.
Uyarı; balonun dip kısmının lokal ısınmasını ve balon içeriğinin patlamasını
önlemek için ısı uygulamadan önce reflux içeriği iyice karıştırılır.
- Soğutucunun açık ucu refluks edilen materyale yabancı maddelerin girişini
önlemek için küçük bir beherle kapatılır ve 2 saat reflux edilir, soğumaya
bırakılır.
- Balon içindeki karışım soğutucunun açık ucundan verilen distile suyla
hacminin yaklaşık iki katı kadar seyreltilir. Balonun soğutucu ile bağlantısı
kesilir ve oda sıcaklığında soğumaya bırakılır.
- K2Cr2O7, 0.10 - 0.15 mL (2-3 damla) ferroin indikatörü kullanarak FAS ile
titre edilir.
- Ferroin indikatörünün miktarı önemli olmamakla birlikte bütün titrasyonlar
için aynı hacimde kullanılır.
- Titrasyonun
dönüm
noktası
olarak
mavi-yeşil
rengin
kırmızımsı
kahverengiye dönüştüğü ilk kesin renk değişikliği alınır. Paralel çalışmalarda
% 5 lik ortalama bir yakınlık olmalıdır. Çok yavaş okside olan askıda olan
katı maddeleri veya bileşikleri içeren numunelere ek işlemler gerekli olabilir.
Mayi-yeşil renk yeniden belirebilir. Aynı şekilde, numune ile eşit hacimdeki
su ve reaktifleri içeren bir şahit için de bu işlemler tekrar edilir.
Düşük KOİ’ li numuneler için alternatif işlemler;
Bir önceki deneydeki işlemler bir iki istisna ile aynı şekilde tekrarlanır. Bu tip
numunelerde 0.004167M K2Cr2O7 standardı kullanılır ve standardize edilmiş
0.025M FAS ile titre edilir. Ortamdan gelen veya cam malzeme üzerinde
bulunan eser miktardaki organik maddeler bile önemli hatalara yol açacağından
bu işlem sırasında çok dikkatli çalışılmalıdır. Eğer daha hassas çalışılması
gerekiyorsa reflux edilmeden önce daha yüksek hacimli numune konsantre edilir
ve şu yöntem izlenir; 50 mL’den daha fazla miktardaki numuneye bütün
reaktifler ilave edilir ve toplam hacim atmosfere açık reflux beherleri içinde
kondansör kullanmaksızın kaynatılarak 150 mL ye indirilir. 10:1 HgSO4:Cloranına göre ilave edilecek HgSO4 miktarı, numunenin orijinal hacminde
Sayfa |5
bulunan Cl- miktarına göre hesaplanır. Aynı işlemler bir şahit reaktif ile de
yapılır. Bu teknik kolaylıkla parçalanan uçucu maddelerin önemli miktarda
kaybı olmaksızın numunenin konsantre edilmesini sağlamaktadır.
Standart solüsyonun tespiti:
Reaktiflerin kalitesi ve işlemlerin değerlendirilmesi, aynı işlemlerin standart
potasyum hidrojen fitalat solüsyonu üzerine uygulanmasıyla belirlenir.
Laboratuvarda uygulanan KOI yönteminde Standard Methods 5220B Open
Reflux Method’ unda verilen yöntem üzerinden bazı düzenlemeler yapılmıştır.
FAS titrandı 0,25 M yerine 0,1 M olarak hazırlanmakta ve kullanılan diğer
kimyasallar ve numune hacimleri aynı şekilde 2,5 kat daha az oranlarda sarf
edilmektedir.
Laboratuvarda kullanılan bu yöntem Standard Methods 5220B Open Reflux
Method un değişiklik yapılmamış haliyle paralel çalışılmış ve laboratuvar
yönteminin doğruluğu gösterilmiştir. Oranlarda yapılan 2,5 kat azaltma numune
ve kimyasal sarfiyatının azalmasını sağlamıştır. Yöntem doğrulaması ile ilgili
kayıtlar Kenan Sapmaz Teknisyen Analiz Defterinde kayıt altına alınmıştır.
Tuzlu Numuneler İçin Uygulanan Yöntem;
Burada açıklanan metod ile KOİ ve Klorür konsantrasyonları bilinen
numunelerde ve tuzluluğu bilinmeyen atıksularla yapılan deneylerde, klorür
dikromat refluks prosedürü ile giderilmiştir. Klorür oksidasyonundan elde edilen
klor, potasyum iyodür çözeltisinde toplanır ve klorür düzeltmesi de standart
sodyum tiyosülfat çözeltisi ile geri titrasyon yapılarak bulunur.
Kullanılan Malzemeler:
Reflux Düzeneği
Kontrol edilebilir azot gazı kaynağı
Erlen (500 ml): Aktarma tüpü aracılığı ile reflux düzeneğine bağlantılı
Deneyin Yapılışı:
Bir düztabanlı kaynama şişesine dikromat ve numune konularak üzerine civa
sülfat eklenir. Civa sülfatın tam miktarı kritik değildir çünkü klorür iyonundan
Sayfa |6
fazlası oluşur; bu çalışmada 10:1 ve 20:1 (Hg:Cl) oranlarında çalışmalar
yapılmıştır. Daha sonra yavaş yavaş ve soğutarak gümüş sülfat içeren sülfürik
asit eklenir. Düzenek oluşturularak tüpün ucu 10 ml 1:2’lik asetik asit ile
asitlendirilmiş 200 ml’ lik (yaklaşık 2-3 gram KI ile hazırlamış) KI çözeltisine
daldırılır. Daha sonra yukarıda anlatıldığı gibi ısıtma ve refluks işlemi yapılır.
Refluks işlemi sırasında düzenek saniyede 1-2 kabarcık gelecek şekilde azot ile
beslenir. Isıtma işlemi bitince karışım tamamen soğuyana kadar azot gazı
beslemesi aparatı temizlemek ve KI çözeltisinin geri sifonlanmasının önlenmesi
için devam ettirilir. Elde edilen iyodür içinde tutulan serbest klor miktarı
D.03.02.022.A.Z01 Klor (Cl2) Analiz Yönteminde anlatıldığı gibi standart
tiyosülfat çözeltisi ile nişasta indikatörü kullanılarak titre edilir. Refluks karışımı
da normal COD hesaplamasındaki gibi titre edilir.
Hesaplama:
Görünür COD= (A-B).C.8000/ml numune
Düzeltilmiş COD=Görünür COD- (D.E.8000/ml numune)
A:Şahit için harcanan Demir Amonyum Sülfat
B:Numune için harcanan Demir Amonyum Sülfat
C: Demir Amonyum Sülfat’ın molaritesi
D:İyodür titrasyonu için harcanan tiyosülfat
E:Tiyosülfatın normalitesi
Bu çalışmanın bir bölümünde KOİ ve klorür konsantrasyonu bilinen çözeltiler
standardize
edilmiş
potasyum
hidrojen
fitalat
ve
sodyum
klorürden
hazırlanmıştır. Bir dizi çalışma sonucu, klorür sebebiyle, ortamda aşırı civa
varken 5000 mg/l ve altındaki klor konsantrasyonlarında belirgin bir girişim
yaşanmadığı görülmüştür. Halbuki klorür konsantrasyonu 10.000 mg/l yada
daha fazla olduğunda, 20:1 HgSO4:Cl (Normal Hg:Cl oranı 4,8:1 dir) oranında
bile klorür iyonlarının oksidasyonu engellenememektedir. Bu ise yüksek COD
sonuçlarına yol açmaktadır. Yani klorun tutulması gereklidir.
COD değeri 12000 ile 19000 arasında deniz suyu numuneleri ile de çalışılmıştır.
HgSO4:Cl için 10:1 oranının klorür’ün belli bir miktarının okside olmasını
engelleyemeyeceği görülmektedir. Okside olan klorür miktarı, numunedeki
Sayfa |7
klorürün konsantrasyonu, dikromat ve asit hacimleri; civa tuzunun normalitesine
bağlı olmadığı gözükmektedir.
HESAPLAMA
KOİ (mg O 2 / L) 
(A  B) x M x 8000
mL, numune
A = Blank için kullanılan FAS (mL)
B = Numune için kullanılan FAS (mL)
M = FAS’ın molaritesi
8000 = oksijen x 1000 mL/L’nin ağırlık milieşdeğeri.
KALİTE KONTROL
Potasyum bifitalat standardı kullanılarak 100 mg/l hazırlanan çözeltiden KOI
analizi 15 günde bir kalite kontrol amaçlı olarak yapılır. Bulunan değerler kalite
kontrol grafiği ve kalite kontrol tablosuna işlenir ve limit değerlerle
karşılaştırılır.
SONUÇLARIN KABUL KRİTERLERİ VE DENEY TEKRARLAMA KOŞULLARI
Eğer örnek 900 mg O2/L KOİ içeriyorsa örnekten bir miktar alınarak 50 mL’ ye kadar
seyreltilerek tekrar çalışılır. Numunedeki KOİ < 50 mg O2/L ise düşük KOİ’ li numuneler
için alternatif yöntemler kısmında anlatılan işlemler uygulanır. 2000 mg/l‘ nin üzerinde
klorür içeren numuneler için Tuzlu Numuneler İçin Önerilen Yöntem uygulanır.
BELİRSİZLİĞİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
 Potasyum dikromat tartım belirsizliği
 Potasyum dikromatın safsızlık belirsizliği
 Potasyum dikromatın hacim belirsizliği
 Standardizasyon titrasyon belirsizliği
 Şahit numune için harcanan FAS hacmi belirsizliği
Sayfa |8
 Numune için harcanan FAS hacmi belirsizliği
 Numune hacmi belirsizliği
 Şahit numune hacmi belirsizliği

Titrasyon tekrarlanabilirlik belirsizliği

Standart potasyum hidrojen fitalat tartım belirsizliği

Standart potasyum hidrojen fitalat safsızlık belirsizliği
ÇALIŞMA ORTAMI ŞARTLARI VE ALTYAPI
Açık reflux yöntemi ile KOİ analizinde numunenin reflux süresi 2 saattir. Bu süre içerisinde
elektrik kesintisi nedeniyle analizin yarım kalmasını ve tekrar edilmesini önlemek amacıyla
jenaratör bağlantısı veya UPS ihtiyacı söz konusudur. Ayrıca analizin yapıldığı
laboratuvarın havalandırma koşullarının iyi olması gerekir.