COD快速分析仪的开发和研制

高筱薇

摘要：本文简单分析开发研制COD快速分析仪的实际价值，着重探究其有关研制方面的内容，包括依据的基本原理、仪器的构成以及测定的流程三个方面，并从测定精度、回收率以及现实样本试验入手，探究该分析仪器的应用效果。

关键词：COD;快速分析仪;光催化氧化

引言：基于光催化氧化原理，开发研制出COD快速分析仪。其可在短时间内得到测定结果，操作简便，且得到的数据结果相对准确可靠，适用的范围较广，使二次污染程度大幅降低。因而，开展此方面的研究是必要的。

1 开发COD快速分析仪的重要性

COD指的是在特定的情况下，水体内的有机物以及其他具有还原性的物质，在被氧化过程中，所消耗的氧的浓度，其单位为。该数值可体现出被测量水体受污染的程度，属于一项评估水体污染的关键性参数，同时也是极为普遍的测定内容。对于该数值的测量通常会借助重络酸钾回流的方式完成，通过该种测量方式得到的数值较为准确，且具有较高的重现性以及其他应用优势。但从另一个角度而言，该种测量方式的实际作业较为繁杂，且整体分析运行的周期较长，对于当前此种测量项目偏多的情况基本难以适应。此外，测量期间还需使用大量的高浓度的硫酸和Ag2SO4以及HgSO4，不仅需要花费大量的资金及材料，使用的废料还易形成二次污染，与保护生态环境的理念相悖。国内在测定地表水及饮用水项目中，支持使用高锰酸钾指数的方式，但仍存在氧化效果不佳，测量结果准确度不高等问题。因而，应当研制出具备高测定准确性、适用范围广、分析高速且不易产生污染的快速分析仪。

近年来，对于此类仪器的检测原理主要可分成三类，即滴定法、传感器法以及分光光度法，最后一类属于较为常见的。上文提高的利用高浓度的硫酸、Ag2SO4以及HgSO4等，分析周期长，操作复杂。因而，开发高效、精確及低污染的COD分析仪是具有实际价值的[1]。

2 COD快速分析仪的开发及研制

2.1仪器基本原理

近几年，借助半导体氧化物点击并拖拽以移动，实现催化反应，达到讲解污染物的效果，该种方式受到较大的关注。具体而言，借助能量偏大或相等的半导体禁带宽度的光，进行照射，由此促使电子被激发转移至导带上，并且在原本的位置上形成对应的空穴，最终在半导体内形成“电子点击并拖拽以移动-空穴点击并拖拽以移动”。光生空穴具备极强的得电子功能，且氧化效果及还原性相对较好。电子以及空穴参与到存在有机物的氧化还原反应过程中，实现有机物的光催化降解。具体化学反应如下所示：

基于上述的化学反应过程，在原本的体系内增加电子接受体，共同构建新的COD测定方式。在体系内添加Cr（VI）、Ce（IV），便会产生相应的反应，具体如下所示：

在整体体系内，加入的Cr（VI）及Ce（IV）起到限制电子和空穴的复合，同时提升光催化的效果。经过光催化反应，可测定Cr（III）及Ce（VI）的相关参数变化情况，分析和被检测样品的实际数值形成较为稳定的线性关系，由此能得出较为准确的COD数值。在开发研制过程中，选用多种光催化氧化体系，并借助纳米点击并拖拽以移动加以配合，以检测水体样品的COD值。而地表水的测量则需利用对应的物质进行检测。

基于此研制出设计的测定仪器。需要注意的是，纳米点击并拖拽以移动本身具备较强的使用性能，可以有效降解水体中的污染成分，且持续时间一般不会超过十分钟，若是地表水此类COD值相对偏小的水体，仅需两分钟便可完成降解，切实提高降解的效率。此外，在反应过程中，无需进行高温加热，减少此过程中的能源消耗。无需利用价格高昂且存在污染可能的试剂，有效减低二次污染的概率。此仪器的分析周期短，且操作简便，测定结果相对准确，不会对水体产生进一步的污染，利于提高检测的效率。

2.2仪器组成

该仪器主要由两个部分组成。其一，光催化降解模块。该部分具备既定波长的紫外光源，相应的反应装置采取夹套的外壳，借助恒温水浴水，确保该装置的温度保持相对稳定的状态。另外，反应装置内部装有石英管，其表面方式有纳米点击并拖拽以移动材料。同时内部设有搅拌构件，连接在磁力搅拌装置上。其二，基础测定和数据处理模块。此模块中包括光学分析、光电转换与前置放大、模数转换和温度调节四个部分。光学分析中包含光源和相应的检测装置，此处的设定是根据点击并拖拽以移动与点击并拖拽以移动分别对应的吸收波长是610纳米与320纳米。而后两个部分主要负责光电数据的转化，并放大电流，信号也由原本的虚拟数据转化为对应的数字化数据，之后针对数字滤波加以分析处理[2]。

2.3分析程序

一方面，需标定对应的曲线。其中对于COD偏高的水体样本，在浸没式的反应装置内添加重络酸钾试剂，并确保试剂保持相对稳定的浓度，之后将标准COD值的葡萄糖试剂添加到反应装置中，事先准备的石英管放入反应装置的中心位置。此时，反应装置内中溶液总量达到四十毫升，且PH值是0.5，温度保持在八十摄氏度，紫外线灯照射十分钟，此过程中需不断搅拌。反应完成后，取此溶液在仪器中的波长在610纳米的值，由此得出溶液的吸光度数值。之后，在仪器上录入得到的吸光度，之后仪器会快速得出该次标定所形成的曲线。而对于COD偏低的水体样本而言，在同样的反应装置中添加硫酸高铈试剂，其浓度也需保持稳定的状态，按照既定比例加入葡萄糖试剂，在反应装置中心位置放置石英管。此时溶液总量同样为四十毫升，而PH值则达到1.2，温度相对偏低，为四十摄氏度，搅拌作业及灯光照射仅需持续两分钟，便可完成反应。之后按照波长达到320纳米的数值，测定吸光度。同样将数据录入到仪器中，得到标准曲线。

另一方面，测定水样COD值。其一，污水样本，在特定的反应装置内添加重络酸钾试剂，保证其浓度维持既定值，之后添加二次去离子水，借助硫酸等试剂调节溶液的PH值，溶液的总量是四十毫升。搅拌过程中需要配以紫外灯照射，在恒定温度条件下，进行光催化降解，基于波长在610纳米位置，测定检测样本的COD值。其二，地表水的测定。在特定反应装置中添加硫酸高铈试剂，同样维持既定浓度，之后与上述的污水测定处理方式相同。但需选取320纳米位置的吸光度，得出水体样本的COD值。

3 COD快速分析仪的使用效果

使用蒸馏水作为测定样本，最终的误差值乘以三，判定仪器的测定准确度。经过多次试验，10mg/L溶液的平均值在9.7mg/L，与实际情况相比，误差达到4.6%，而100mg/L的溶液测定平均值为98.8mg/L，和实际情况相较，偏差比率仅为1.5%。另外，针对不同浓度的水体样本进行试验，通过观察得到的回收率，得出该种测定方式及应用的仪器具备较高的精确度。例如，浓度达到310.5mg/L的溶液，经过测量，浓度为409.7mg/L，回收率超过99%;浓度为1.5mg/L的溶液，测得的浓度为6.5， mg/L，其回收率在98%左右。之后通过对现实水体样本的测定，如生活污水、河水、水库水等，利用仪器测量的COD值误差均未处于点击并拖拽以移动的范围内[3]。

此分析仪器和国外已有的仪器相比，其测定的适用范围更广，无需在高温条件下完成反应。另外，测定分析的周期相较于其他仪器的两个小时，仅需几分钟，其优势显而易见。同时，仅会产生极少的污染，不会对整体的水系生态造成较大的干扰。此外，该分析仪器具有较高的经济性，使用时无需投入过多的运行资金，并且仪器本身的价格也不高。

结束语：综上所述，该快速分析仪器具有较为明显的应用优势，通常情况下，可以在十五分钟以内得到单样的测定结果。同时，具有较强的抗干扰性能，通过对比标准法，能有效减少误差值。由此可判定此分析仪器具备可操性及可靠性、经济性等特点。

参考文献：

[1]张宜文，李韬，甄啸啸，等.快速C-反应蛋白分析仪性能评价方法研究[J].计量技术，2019（11）：24-26.

[2]郑秋蕾，颜坤，阎凤东，等.全自动水质分析仪快速检测地表水中六价铬[J].环境与发展，2019，31（06）：137-138.

[3]纪金龙.合成色素快速分析仪的性能验证方法研究[J].计量技术，2018（09）：10-12+7.