COD快速分析儀的開發和研制

高筱薇

摘要：本文簡單分析開發研制COD快速分析儀的實際價值，著重探究其有關研制方面的內容，包括依據的基本原理、儀器的構成以及測定的流程三個方面，并從測定精度、回收率以及現實樣本試驗入手，探究該分析儀器的應用效果。

關鍵詞：COD;快速分析儀;光催化氧化

引言：基于光催化氧化原理，開發研制出COD快速分析儀。其可在短時間內得到測定結果，操作簡便，且得到的數據結果相對準確可靠，適用的范圍較廣，使二次污染程度大幅降低。因而，開展此方面的研究是必要的。

1 開發COD快速分析儀的重要性

COD指的是在特定的情況下，水體內的有機物以及其他具有還原性的物質，在被氧化過程中，所消耗的氧的濃度，其單位為。該數值可體現出被測量水體受污染的程度，屬于一項評估水體污染的關鍵性參數，同時也是極為普遍的測定內容。對于該數值的測量通常會借助重絡酸鉀回流的方式完成，通過該種測量方式得到的數值較為準確，且具有較高的重現性以及其他應用優勢。但從另一個角度而言，該種測量方式的實際作業較為繁雜，且整體分析運行的周期較長，對于當前此種測量項目偏多的情況基本難以適應。此外，測量期間還需使用大量的高濃度的硫酸和Ag2SO4以及HgSO4，不僅需要花費大量的資金及材料，使用的廢料還易形成二次污染，與保護生態環境的理念相悖。國內在測定地表水及飲用水項目中，支持使用高錳酸鉀指數的方式，但仍存在氧化效果不佳，測量結果準確度不高等問題。因而，應當研制出具備高測定準確性、適用范圍廣、分析高速且不易產生污染的快速分析儀。

近年來，對于此類儀器的檢測原理主要可分成三類，即滴定法、傳感器法以及分光光度法，最后一類屬于較為常見的。上文提高的利用高濃度的硫酸、Ag2SO4以及HgSO4等，分析周期長，操作復雜。因而，開發高效、精確及低污染的COD分析儀是具有實際價值的[1]。

2 COD快速分析儀的開發及研制

2.1儀器基本原理

近幾年，借助半導體氧化物點擊并拖拽以移動，實現催化反應，達到講解污染物的效果，該種方式受到較大的關注。具體而言，借助能量偏大或相等的半導體禁帶寬度的光，進行照射，由此促使電子被激發轉移至導帶上，并且在原本的位置上形成對應的空穴，最終在半導體內形成“電子點擊并拖拽以移動-空穴點擊并拖拽以移動”。光生空穴具備極強的得電子功能，且氧化效果及還原性相對較好。電子以及空穴參與到存在有機物的氧化還原反應過程中，實現有機物的光催化降解。具體化學反應如下所示：

基于上述的化學反應過程，在原本的體系內增加電子接受體，共同構建新的COD測定方式。在體系內添加Cr（VI）、Ce（IV），便會產生相應的反應，具體如下所示：

在整體體系內，加入的Cr（VI）及Ce（IV）起到限制電子和空穴的復合，同時提升光催化的效果。經過光催化反應，可測定Cr（III）及Ce（VI）的相關參數變化情況，分析和被檢測樣品的實際數值形成較為穩定的線性關系，由此能得出較為準確的COD數值。在開發研制過程中，選用多種光催化氧化體系，并借助納米點擊并拖拽以移動加以配合，以檢測水體樣品的COD值。而地表水的測量則需利用對應的物質進行檢測。

基于此研制出設計的測定儀器。需要注意的是，納米點擊并拖拽以移動本身具備較強的使用性能，可以有效降解水體中的污染成分，且持續時間一般不會超過十分鐘，若是地表水此類COD值相對偏小的水體，僅需兩分鐘便可完成降解，切實提高降解的效率。此外，在反應過程中，無需進行高溫加熱，減少此過程中的能源消耗。無需利用價格高昂且存在污染可能的試劑，有效減低二次污染的概率。此儀器的分析周期短，且操作簡便，測定結果相對準確，不會對水體產生進一步的污染，利于提高檢測的效率。

2.2儀器組成

該儀器主要由兩個部分組成。其一，光催化降解模塊。該部分具備既定波長的紫外光源，相應的反應裝置采取夾套的外殼，借助恒溫水浴水，確保該裝置的溫度保持相對穩定的狀態。另外，反應裝置內部裝有石英管，其表面方式有納米點擊并拖拽以移動材料。同時內部設有攪拌構件，連接在磁力攪拌裝置上。其二，基礎測定和數據處理模塊。此模塊中包括光學分析、光電轉換與前置放大、模數轉換和溫度調節四個部分。光學分析中包含光源和相應的檢測裝置，此處的設定是根據點擊并拖拽以移動與點擊并拖拽以移動分別對應的吸收波長是610納米與320納米。而后兩個部分主要負責光電數據的轉化，并放大電流，信號也由原本的虛擬數據轉化為對應的數字化數據，之后針對數字濾波加以分析處理[2]。

2.3分析程序

一方面，需標定對應的曲線。其中對于COD偏高的水體樣本，在浸沒式的反應裝置內添加重絡酸鉀試劑，并確保試劑保持相對穩定的濃度，之后將標準COD值的葡萄糖試劑添加到反應裝置中，事先準備的石英管放入反應裝置的中心位置。此時，反應裝置內中溶液總量達到四十毫升，且PH值是0.5，溫度保持在八十攝氏度，紫外線燈照射十分鐘，此過程中需不斷攪拌。反應完成后，取此溶液在儀器中的波長在610納米的值，由此得出溶液的吸光度數值。之后，在儀器上錄入得到的吸光度，之后儀器會快速得出該次標定所形成的曲線。而對于COD偏低的水體樣本而言，在同樣的反應裝置中添加硫酸高鈰試劑，其濃度也需保持穩定的狀態，按照既定比例加入葡萄糖試劑，在反應裝置中心位置放置石英管。此時溶液總量同樣為四十毫升，而PH值則達到1.2，溫度相對偏低，為四十攝氏度，攪拌作業及燈光照射僅需持續兩分鐘，便可完成反應。之后按照波長達到320納米的數值，測定吸光度。同樣將數據錄入到儀器中，得到標準曲線。

另一方面，測定水樣COD值。其一，污水樣本，在特定的反應裝置內添加重絡酸鉀試劑，保證其濃度維持既定值，之后添加二次去離子水，借助硫酸等試劑調節溶液的PH值，溶液的總量是四十毫升。攪拌過程中需要配以紫外燈照射，在恒定溫度條件下，進行光催化降解，基于波長在610納米位置，測定檢測樣本的COD值。其二，地表水的測定。在特定反應裝置中添加硫酸高鈰試劑，同樣維持既定濃度，之后與上述的污水測定處理方式相同。但需選取320納米位置的吸光度，得出水體樣本的COD值。

3 COD快速分析儀的使用效果

使用蒸餾水作為測定樣本，最終的誤差值乘以三，判定儀器的測定準確度。經過多次試驗，10mg/L溶液的平均值在9.7mg/L，與實際情況相比，誤差達到4.6%，而100mg/L的溶液測定平均值為98.8mg/L，和實際情況相較，偏差比率僅為1.5%。另外，針對不同濃度的水體樣本進行試驗，通過觀察得到的回收率，得出該種測定方式及應用的儀器具備較高的精確度。例如，濃度達到310.5mg/L的溶液，經過測量，濃度為409.7mg/L，回收率超過99%;濃度為1.5mg/L的溶液，測得的濃度為6.5， mg/L，其回收率在98%左右。之后通過對現實水體樣本的測定，如生活污水、河水、水庫水等，利用儀器測量的COD值誤差均未處于點擊并拖拽以移動的范圍內[3]。

此分析儀器和國外已有的儀器相比，其測定的適用范圍更廣，無需在高溫條件下完成反應。另外，測定分析的周期相較于其他儀器的兩個小時，僅需幾分鐘，其優勢顯而易見。同時，僅會產生極少的污染，不會對整體的水系生態造成較大的干擾。此外，該分析儀器具有較高的經濟性，使用時無需投入過多的運行資金，并且儀器本身的價格也不高。

結束語：綜上所述，該快速分析儀器具有較為明顯的應用優勢，通常情況下，可以在十五分鐘以內得到單樣的測定結果。同時，具有較強的抗干擾性能，通過對比標準法，能有效減少誤差值。由此可判定此分析儀器具備可操性及可靠性、經濟性等特點。

參考文獻：

[1]張宜文，李韜，甄嘯嘯，等.快速C-反應蛋白分析儀性能評價方法研究[J].計量技術，2019（11）：24-26.

[2]鄭秋蕾，顏坤，閻鳳東，等.全自動水質分析儀快速檢測地表水中六價鉻[J].環境與發展，2019，31（06）：137-138.

[3]紀金龍.合成色素快速分析儀的性能驗證方法研究[J].計量技術，2018（09）：10-12+7.