化學(xué)需氧量(COD)是指在一定條件下,使用強氧化劑對水樣中的無(wú)機還原性物質(zhì)及部分或全部有機物進(jìn)行氧化,通過(guò)消耗的氧化劑的量換算出對應的氧的量,以mg/L為單位。COD是反映水體中還原性物質(zhì)的綜合指標,由于還原性物質(zhì)主要是有機物,因而COD可以作為衡量水體有機污染的重要參數,是化工裝置廢水排放的主要監測參數之一。COD在線(xiàn)分析儀常見(jiàn)的測量方法有重鉻酸鉀消解——分光光度法、紫外(UV)吸收法、高溫燃燒法。
1、重鉻酸鉀消解-分光光度法
在強酸性溶液中,催化劑作用下,以一定溫度加熱消解水樣,以重鉻酸鉀作氧化劑氧化水樣中的還原性物質(zhì)(主要是有機物),在反應過(guò)程中,鉻離子從Cr+6還原成Cr+3改變了顏色,顏色的改變程度與水樣中有機化合物的含量成對應關(guān)系。在一定波長(cháng)下,用分光光度計測定Cr+3或Cr+6含量,換算至消耗氧的質(zhì)量濃度,得到COD數值。
以美國哈希公司的CODmaxII分析儀為例,強酸性溶液使用濃硫酸,催化劑使用硫酸銀,消解池的加熱溫度175℃,COD測量范圍10mg/L~5000mg/L,消解反應時(shí)間根據實(shí)際水樣在3min~120min自動(dòng)選擇。測量中的主要干擾物是氯離子,在測量前要加入硫酸汞形成絡(luò )合物,除去氯離子,超過(guò)測量范圍的水樣要稀釋后才能測量。
該測量方法符合中國國家標準HJ828-2017《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法》(代替GB11914-89)和國際標準ISO 6060,與化驗室人工分析原理一致,測量結果準確,因而在國內工業(yè)廢水和生活廢水的水體監測中得到了廣泛應用。缺點(diǎn)是分析周期較長(cháng),實(shí)時(shí)性較差,使用的化學(xué)試劑含有鉻、汞等有毒物質(zhì),存在二次污染風(fēng)險,維護比較復雜。
2、紫外吸收(UV)法
含有芳環(huán)、不飽和鍵的有機物對特定波長(cháng)的紫外光具有特征吸收。紫外吸收法就是利用有機物的這一特性,通過(guò)測量樣品的紫外吸光度,來(lái)判斷水體中的有機物濃度。
紫外吸收法COD分析儀的測量光源通常是254nm紫外光,原因是許多有機物在此波長(cháng)下吸收值較為穩定。樣品中的懸浮物和膠體物質(zhì)也會(huì )吸收一定的紫外光,影響測量結果的準確性。為了補償樣品濁度的影響,增加一束550nm紫外光作為參比光源。工作過(guò)程是紫外光穿過(guò)樣品池后,利用分光器將測量光和參比光分開(kāi),分別用信號檢測器和參比檢測器測量??鄢舾蓴_因素造成的吸光度偏差,就能計算出樣品的紫外吸光度。
紫外吸收法COD分析儀無(wú)需化學(xué)試劑,測量實(shí)時(shí)性好,構成簡(jiǎn)單,維護量小。但是這種測量方法的應用前提是水質(zhì)較穩定,成分簡(jiǎn)單,樣品的紫外吸光度與COD值之間有較確定的線(xiàn)性關(guān)系。但是工業(yè)廢水的組成復雜且變化大,COD值不能直接由紫外吸光度來(lái)計算,只能通過(guò)定期與化驗室分析值對比后得出的經(jīng)驗值進(jìn)行換算,并且這種換算同樣存在較大的偏差與不確定因素,這就極大地限制了紫外吸收法的應用范圍。對于不需要準確測量值的廢水中間處理過(guò)程,可以根據水質(zhì)特點(diǎn),適當選擇紫外吸收法COD分析儀測量,為處理工藝提供變化趨勢作為參考。目前,這種測量方法在日本應用較多,在國內及歐美各國使用較少。
3、高溫燃燒法
德國LAR公司的Quick COD ultra在線(xiàn)分析儀采用高溫燃燒法測量COD,工作原理如圖1所示。水樣通過(guò)分析儀的樣品泵、注射模塊進(jìn)入高溫燃燒爐,在1200℃高溫下,樣品中的所有含碳物質(zhì)完全燃燒,被氧化成二氧化碳和水。燃燒后的氣體流經(jīng)4℃氣體冷卻器、分酸器(Acid Trap)、過(guò)濾器,除去水分,進(jìn)入O2檢測器,測得高溫燃燒過(guò)程消耗的氧氣,得到COD數值。
Quick COD ultra在線(xiàn)分析儀內部采用專(zhuān)利采樣部件FlowSampler,水樣通過(guò)Flow Sampler時(shí),絕大部分固體顆粒隨水流迅速流過(guò)中心采樣管,然后從分析儀排出,樣品從水樣中心反方向抽取進(jìn)入采樣管,不需要過(guò)濾器。
雖然高溫燃燒法COD在線(xiàn)分析儀前期投資費用較大,但是這種測量方法不使用昂貴的催化劑、危險的化學(xué)試劑,沒(méi)有鉻、汞的二次污染問(wèn)題,泵管系統比較簡(jiǎn)單,維護工作量較小,測量不受氯化物干擾,分析過(guò)程不超過(guò)2min,量程在10mg/L~250000mg/L COD內選擇,最多可以測量6路樣品。目前,這種測量方法在國外有所應用,但是在國內使用不多。