COD采用紫外吸光法檢測的方法

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2018-08-01

　　一、前言

　　COD，也就是化學(xué)需氧量，通常來(lái)說(shuō)是作為水環(huán)境檢測當中進(jìn)行有機污染綜合指標檢測當中的重要指標，其往往能夠用來(lái)檢測和判斷水中有機物的相對含量，具體來(lái)說(shuō)是指在一定條件之下，通過(guò)強氧化劑處理水本的時(shí)候所消耗的氧化劑的量，然后把其換算成為氧氣含量，其單位是mg?L-1。一般來(lái)說(shuō)通過(guò)重鉻酸鉀法、庫倫法、高錳酸鉀法、動(dòng)力學(xué)法、電位法、分光光度法、原子吸收法、極譜法、近紅外光譜法、紫外吸光法等是被常用的作為測定COD的方法和手段。

　　目前我國長(cháng)期比較采用的是重鉻酸鉀回流的方法以及快速密閉催化消解滴定的方法和高錳酸鉀法來(lái)對≤50mg?L-1的低濃度COD進(jìn)行檢測，其中第一種方法往往會(huì )在監測的過(guò)程當中遇到含氯離子濃度比較高的COD廢水，所以在檢測當中會(huì )導致分析誤差比較大的情況。而第三種的高錳酸鉀法，在濃度、酸堿性以及反應條件中都會(huì )存在差異，因此導致的測量值也會(huì )不同，而且這兩種的測量方式本身存在著(zhù)一些問(wèn)題，比如說(shuō)二次污染、花費的時(shí)間長(cháng)以及不適合進(jìn)行在線(xiàn)測量等等，很多情況下有機物會(huì )因為其分子機構的特點(diǎn)，更為符合在紫外區域當中進(jìn)行操作，所以利用紫外吸光度以及COD濃度之間的關(guān)系，能夠間接的計算出COD的數值，而且采用紫外吸光法時(shí)間比較短，不會(huì )造成二次污染，非常適合在線(xiàn)調整測量。通常情況下，COD紫外吸光法采用的都是254nm進(jìn)行的檢測，不過(guò)在水體當中由于有機物組分是不同的水樣，這樣就會(huì )導致COD的測量誤差會(huì )很大，這個(gè)歌時(shí)候全譜法的測量方式就能夠表現出水體當中所有的有機物的信息。一般來(lái)說(shuō)，常規的紫外吸光法為了檢測在消除濁度影響上的問(wèn)題，采用的都是雙波長(cháng)法，也就是建立254nm吸光度和COD之間的關(guān)系，從而通過(guò)546nm的可見(jiàn)光來(lái)作為參加波長(cháng)消除水本中濁度造成的對紫外吸光度的干擾。同樣在COD在監測PH值的時(shí)候，也會(huì )局限在254nm。這里可以通過(guò)以鄰苯二甲酸氫鉀的標準液來(lái)作為此次的實(shí)驗對象，然后采用紫外吸光法對該標準液進(jìn)行采集光譜，然后再通過(guò)對該光譜進(jìn)行不同的處理采用最小二乘法，從而最終建立紫外吸光譜下的COD的定量分析模型。最終進(jìn)行在相對誤差和預測值方面進(jìn)行比較，找到分析紫外吸光度法能夠用于測定COD低濃度的可行性，從而最后看到對影響COD的濁度，以及相關(guān)的pH值分析。

　　二、實(shí)驗內容

　　1儀器方面

　　采用10mm石英比色皿，酸度計采用H198107，荷蘭Avantes公司的紫外光譜儀，以及AvaSoft7.2光譜分析軟件。

　　2樣品方面

　　在樣品方面使用國家有色金屬和電子材料分析測試中心的鄰苯二甲酸氫鉀配置的COD，其值為500mg?L-1的標準液。同時(shí)按照一定比例利用重蒸餾水來(lái)稀釋成為1～25mg?L-1的幾份溶液。還有就是濁度液方面也需要采用中國標準物質(zhì)信息網(wǎng)的硅藻土500mg溶于1L重蒸餾水當中，從而通過(guò)該蒸餾水的稀釋?zhuān)瑥亩纬蓾舛葹?0～100NTU的幾份溶液。然后再準備0.1mg?L-1的NaOH溶液，還有0.1mg?L-1的硫酸溶液。

　　3光譜的采集

　　首先是從COD標準溶液當中采集紫外光譜，其光譜的范圍通常是在200-300nm，具體的積分時(shí)間是5ms，達到平均10次的次數，具體光譜如圖1所示。

　　再次就是從標準液即COD當中選擇濃度在10.7?L-1的，進(jìn)行相關(guān)的濁度分析，這樣再從0-100的NTU中的不同濁度當中，采集到相應的光譜，如圖2所示。

　　接近著(zhù)再從濃度為13.5mg?L-1的COD當中，分別滴入0.10.1mg?L-1的NaOH溶液，還有0.1mg?L-1的硫酸溶液，從而配制出不同的pH值的帶測定的溶液，通過(guò)使用酸度計測量之后，收集紫外線(xiàn)光譜。具體情況如圖3所示。

　　三、實(shí)驗結果和討論

　　1關(guān)于紫外線(xiàn)光譜方面的定量模型的建立以及預測方面的分析

　　在對標準液COD的紫外投射光譜方面，通過(guò)采用了全譜法開(kāi)展的偏最小二乘建模，隨后通過(guò)10折交叉的過(guò)程來(lái)實(shí)行光譜的預處理，從而能夠看到在不同的預處理方法之下不同的建模的譜段下的相關(guān)的主要成份數據和RMSECV的值數，最終能夠以校正集在最小內部交差驗證的階級數來(lái)作為PLS的主成份數，以此為選擇，從而在摒除兩個(gè)不同的點(diǎn)之后，那么就會(huì )看到COD的標準液會(huì )在不同的預處理方法之下以及不同的譜段之下，所展示的主要成份以及所具備的的RMSECV ，具體可以通過(guò)表1得出。

　　從表格當中我們能夠看到所謂建立的定量分析模型，采用的是平滑的一階導數的預處理方法，該方法當中選擇的譜區是在210～240以及265～278這樣的兩個(gè)區間，而這里的RMSECV的值則是最小的0.12227，此時(shí)的主成份數則是4，這樣最終使用該防范所得到的最終圖可以從圖4中看到，其展現了COD真值以及預測值之間所擁有的相關(guān)的曲線(xiàn)，這里的平方相關(guān)系數為r=0.9998，而COD真實(shí)值則是橫軸，縱軸則是其預測值。

　　通過(guò)全新配取之后，所獲得的2～24mg?L-1溶液，以其來(lái)作為整個(gè)定量分析所進(jìn)行的預測值分析后，具體的結果我們可以表2當中看到，由此可見(jiàn)這種預測結果是非常準確的，相對誤差范圍僅是0.03%～1.7%之間而已。

　　2 關(guān)于濃度影響的補償分析

　　在之前的圖2當中，我們已經(jīng)能夠明顯的看到COD對于測量濁度當中的重要影響，所以必須通過(guò)一定的方式給予相應的補償，當前國內比較常用的是以546nm地方的吸光度來(lái)作為補償處理，不過(guò)這種方式增加了光源的復雜成份，所以這里一般都是通過(guò)當前所有的濁度傳感器來(lái)測量數據作為補償的，我們可以通過(guò)圖5當中所建立的模型來(lái)確實(shí)的計算出COD變化過(guò)程當中隨著(zhù)濁度變化多情況，一般來(lái)說(shuō)濁度的補償用數學(xué)模型來(lái)表示就是：

　　y=0.0523r+0.2167

　　這里的平方相關(guān)系數為r=0.9764，而想要看到濁度前后相關(guān)的比較則可以從圖6當中看到，這里的相對標準偏差RSD則是2.3%。

　　3關(guān)于pH值的實(shí)驗分析

　　可以看到在標準液為鄰苯二甲酸氫鉀下，該試劑COD的濃度為13.5mg?L-1的時(shí)候表現為酸性，而加入一定的硫酸溶液之后pH開(kāi)始下降，但是紫外光譜是不變化的，而同樣NaOH的時(shí)候則pH值則上升，這個(gè)時(shí)候紫外光譜會(huì )在5.15～6.55之間擁有顯著(zhù)的變化，同樣pH值也會(huì )明顯升高，導致這種情況出現，可能是由于其中的取代基發(fā)生了變化，通過(guò)模型的預測可以顯示為圖7中的情況，也就是pH值在3～10之間發(fā)生變化的時(shí)候，COD的預測值是基本上不發(fā)生改變的，所以最終得出的結論是可以忽略掉pH值影響。

　　結語(yǔ)

　　本文通過(guò)建立了濃度范圍在1-25mg?L-1的標準液COD采用紫外吸光法檢測的模型，做出定量分析，其中r=0.9998，所達到的檢測結果符合要求，通過(guò)這種數學(xué)模型的建立，進(jìn)行了相關(guān)的濁度補償之后，效果突出，而且發(fā)現pH值在3～10之間改變的時(shí)候，影響也是非常微弱的，所以可以下結論，通過(guò)這樣的方法來(lái)進(jìn)行低濃度水本的COD/BOD/TOC等進(jìn)行檢測是可行的，如此一來(lái)也為今后的低濃度水質(zhì)化學(xué)檢測提供了一定的參考。

　　參考文獻

　　[1] 王俊霞，王文才，王俊榮，等.中國環(huán)境監測，2006，22(02)：4.

　　[2] 馮巍巍，李玲偉，李未然，等.光子學(xué)報，2012，41(08)：883.

　　[3] 張華，彭勤紀，李亞明，等.現代有機波譜分析[M].北京：化工出版社，2005.

——本文由豐臨科技整理發(fā)布，內容供參考，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！上海豐臨科技有限公司為你提供濁度儀(濁度計)、在線(xiàn)濁度儀、余氯儀、余氯分析儀、工業(yè)在線(xiàn)pH計、cod測定儀、pH計等多種水質(zhì)檢測儀，水質(zhì)分析儀，歡迎您前來(lái)選購，豐臨科技竭誠為您服務(wù)！