Su analizlerinde organik kirleticilerin miktarlarının belirlenmesi için hızlı yöntemlerden biri Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) analizleridir. KOİ kısaca numune içerisindeki kirleticinin yükseltgenmesi için gerekli oksijen miktarını ifade etmekte olup, sudaki kirletici miktarının seviyesi arttıkça bu parametre için ölçülen değer yükselmektedir.
KOİ analizlerinde su numunesi asidik ortamda dikromat (Cr2O72-) gibi kuvvetli bir yükseltgeyici ile kaynama sıcaklığın tepkimeye sokulur ardından kalan kromat miktarı demir(II) amonyum sülfat (DAN, Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) ile titre edilerek belirlenir.
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Yukarıdaki tepkimede görüldüğü gibi titrasyon bir indirgenme/yükseltgenme tepkimesi olup bir redoks indikatörü (ferroin indikatörü) eşliğinde takip edilir. Bu analizde ferroin indikatörü ilk eklendiği anda analiz ortamının rengi sarı iken, titrasyon ilerledikçe cam göbeği (mavi) ve titrasyonun tamamlandığı anda uçuk kırmızı renkte olacaktır.
Analizin Biyolojik Oksijen İhtayacı (BOİ)'ye üstünlüğü görece kısa sürede sonucun raporlanabilimesi (KOİ deneyleri 3 saat içerisidne bitirilirken BOİ deneyleri 5 günü bulmaktadır) iken metodun dezavantajları bitişik halkalı (kondanse ya da fused-ring) aromatik bileşikleri yükseltgeme kapasitesinin düşüklü, kısa zincirli yağ asitlerinin parçalanması için katalizör ihtiyacı (genellikle gümüş tuzları kullanılmaktadır) ve girişim yapacak iyonlar olarak sıralanabilir.
Örneğin, incelenecek örnekte klorür iyonunun bulunması analiz de hataya neden olacaktır.
6Cl- + C2O72- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
Tepkimede görüldüğü gibi klorür iyonları kromat iyonu ile tepkimeye girip klor gazına yükseltgenecek ve KOİ değerinin gerçek değerden yüksek çıkmasına neden olacaktır. Bu girişimi engellemek için analiz numunesine cıva(II) sülfat eklenerek klorür iyonlarının cıva(II) klorür şeklinde çöktürülmesi sağlanır. Ayrıca 1 mg klorür iyonu için 10 mg cıva(II) sülfat iyonu kullanıldığından deney öncesi klorür analizinin yapılması gereklidir.
Aşağıdaki şekilde KOİ analizi için bir görsel sunulmuştur.
Analiz sonucunun raporlanması için ise ultra-saf (ya da bidestile) su kullanılarak hazırlanan kör numunenin paralel analizi gerçekleştirilir ve KOİ değeri aşağıdaki formüle göre belirlenir.
Yukarıdaki formülde
V1: saf su ile hazırlanan kör numune için titrasyonda harcanan DAN hacmi
V2: analiz numunesi içintitrasyonda harcanan DAN hacmi
Vnumune: analizi yapılan su numunesi hacmini
ifade etmektedir.
Örnek bir soru ile konuyu tamamlayacak olursak;
50 mL atık su numunesi ve 50 mL saf su alınmış ve üzerlerine 10 mL 0,25 N K2Cr2O7 çözeltisi ilave edilmiştir. İki örnek de 2 saat boyunca 150 °C sıcaklıkta kaynatılmış ve 10 dakika soğumaya bırakıldıktan sonra 0,1015 N demir(II) amonyum sülfat ile titre edilmiştir. Sarfiyatlar atık su numunesi için 15,36 mL ve kör numune için 23,65 mL olarak kaydedildiğine göre atık suyun KOİ değerini hesaplayınız.