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COD(化學(xué)需氧量)測(cè)定儀是衡量水體中有機(jī)物污染程度的重要設(shè)備,其工作原理基于不同的氧化反應(yīng)體系,通過(guò)測(cè)定氧化劑的消耗量來(lái)間接反映水中還原性物質(zhì)(主要是有機(jī)物)的含量。不同類(lèi)型的COD測(cè)定儀采用的氧化方法不同,核心都是利用化學(xué)反應(yīng)將有機(jī)物氧化分解,再通過(guò)特定方式量化反應(yīng)程度。 一、重鉻酸鉀氧化法原理 重鉻酸鉀氧化法是COD測(cè)定中應(yīng)用廣泛的經(jīng)典方法,COD測(cè)定儀基于此原理時(shí),核心是在強(qiáng)酸性條件下實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的徹底氧化。 測(cè)定過(guò)程中,儀器會(huì)向水樣中加入一定量的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液作為氧化劑,再加入硫酸銀作為催化劑、硫酸汞作為氯離子掩蔽劑(防止氯離子干擾氧化反應(yīng))。之后通過(guò)加熱將混合溶液消解(通常加熱至170-180℃,保持一定時(shí)間),使水樣中的有機(jī)物在強(qiáng)酸性、高溫環(huán)境下被重鉻酸鉀氧化分解,重鉻酸鉀自身則被還原為三價(jià)鉻離子。 反應(yīng)結(jié)束后,儀器通過(guò)不同方式測(cè)定剩余重鉻酸鉀的量:有的采用滴定法,用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的重鉻酸鉀,根據(jù)消耗的硫酸亞鐵銨量計(jì)算COD值;有的則利用分光光度法,通過(guò)測(cè)定反應(yīng)后溶液中三價(jià)鉻離子的濃度(三價(jià)鉻離子濃度與有機(jī)物消耗量成正比),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線得出COD值。這種方法氧化效率高,適用于各種水樣,尤其是污染嚴(yán)重的工業(yè)廢水。 二、高錳酸鉀氧化法原理 高錳酸鉀氧化法(常稱(chēng)CODMn法)是另一種常見(jiàn)的COD測(cè)定原理,適用于較清潔的水樣(如地表水、飲用水)。 其核心是利用高錳酸鉀在酸性或堿性條件下的氧化性分解有機(jī)物。在酸性條件下,儀器向水樣中加入高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,加熱使水樣中的還原性物質(zhì)(如有機(jī)物、亞硝酸鹽等)將高錳酸鉀還原為二價(jià)錳離子;若水樣中含有氯離子,堿性條件下的測(cè)定可減少其干擾,此時(shí)高錳酸鉀在堿性環(huán)境中氧化有機(jī)物,自身被還原為錳酸鉀。 反應(yīng)完成后,通過(guò)滴定法(如用草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的高錳酸鉀)或分光光度法(測(cè)定剩余高錳酸鉀的濃度)計(jì)算消耗的高錳酸鉀量,進(jìn)而換算出COD值。該方法操作相對(duì)簡(jiǎn)便,氧化速度快,但對(duì)復(fù)雜有機(jī)物的氧化不夠徹底,因此結(jié)果通常低于重鉻酸鉀法,適合評(píng)估輕度污染水體。 三、快速消解分光光度法原理 快速消解分光光度法是在重鉻酸鉀法基礎(chǔ)上優(yōu)化而來(lái)的高效測(cè)定方法,通過(guò)提高消解溫度和壓力縮短檢測(cè)時(shí)間。 儀器將水樣與重鉻酸鉀、催化劑等混合后,在密閉消解管中快速加熱(通常在165℃下保持15-30分鐘),高溫高壓環(huán)境加速了有機(jī)物的氧化反應(yīng),大幅縮短了傳統(tǒng)方法所需的消解時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后,溶液中重鉻酸鉀被還原產(chǎn)生的三價(jià)鉻離子濃度與COD值成正比,儀器通過(guò)特定波長(zhǎng)的光照射溶液,測(cè)量其吸光度,再根據(jù)預(yù)先繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出COD值。 這種方法兼顧了檢測(cè)速度和準(zhǔn)確性,消解過(guò)程無(wú)需回流裝置,適合批量樣品的快速測(cè)定,在環(huán)境監(jiān)測(cè)站、污水處理廠等需要高效分析的場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛。 四、其他輔助原理 部分COD測(cè)定儀會(huì)結(jié)合預(yù)處理技術(shù)提升測(cè)定準(zhǔn)確性。例如,對(duì)于高氯水樣,除了添加硫酸汞,還可通過(guò)稀釋水樣或采用專(zhuān)用的氯離子去除裝置,減少氯離子對(duì)氧化反應(yīng)的干擾;對(duì)于含有大量懸浮物的水樣,會(huì)先進(jìn)行過(guò)濾預(yù)處理,避免顆粒物影響吸光度測(cè)定或滴定終點(diǎn)判斷。 此外,自動(dòng)化COD測(cè)定儀還集成了自動(dòng)進(jìn)樣、試劑自動(dòng)添加、溫度精準(zhǔn)控制等功能,通過(guò)機(jī)械臂或蠕動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)樣品和試劑的精準(zhǔn)配比,減少人為操作誤差,同時(shí)確保反應(yīng)條件的一致性,提升測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性。 五、總結(jié) COD測(cè)定儀的工作原理核心是通過(guò)氧化劑(重鉻酸鉀、高錳酸鉀等)氧化水樣中的有機(jī)物,再通過(guò)滴定、分光光度等方式量化氧化劑消耗量,間接得出COD值。重鉻酸鉀法氧化徹底,適合復(fù)雜水樣;高錳酸鉀法適用于清潔水體;快速消解分光光度法高效快捷,滿足批量檢測(cè)需求。了解這些原理有助于根據(jù)實(shí)際水樣特性選擇合適的測(cè)定儀,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和適用性,為水體污染評(píng)估和治理提供可靠數(shù)據(jù)支持。
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