COD采用紫外吸光法檢測(cè)的方法

來(lái)源：http://www.xfzhuw.com/ 作者：余氯檢測(cè)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(cè)當(dāng)中進(jìn)行有機(jī)污染綜合指標(biāo)檢測(cè)當(dāng)中的重要指標(biāo)，其往往能夠用來(lái)檢測(cè)和判斷水中有機(jī)物的相對(duì)含量，具體來(lái)說(shuō)是指在一定條件之下，通過(guò)強(qiáng)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(kù)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(cè)定COD的方法和手段。

　　目前我國(guó)長(zhǎng)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(duì)≤50mg?L-1的低濃度COD進(jìn)行檢測(cè)，其中第一種方法往往會(huì)在監(jiān)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中遇到含氯離子濃度比較高的COD廢水，所以在檢測(cè)當(dāng)中會(huì)導(dǎo)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(yīng)條件中都會(huì)存在差異，因此導(dǎo)致的測(cè)量值也會(huì)不同，而且這兩種的測(cè)量方式本身存在著一些問(wèn)題，比如說(shuō)二次污染、花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)以及不適合進(jìn)行在線測(cè)量等等，很多情況下有機(jī)物會(huì)因?yàn)槠浞肿訖C(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，更為符合在紫外區(qū)域當(dāng)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(jì)算出COD的數(shù)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，非常適合在線調(diào)整測(cè)量。通常情況下，COD紫外吸光法采用的都是254nm進(jìn)行的檢測(cè)，不過(guò)在水體當(dāng)中由于有機(jī)物組分是不同的水樣，這樣就會(huì)導(dǎo)致COD的測(cè)量誤差會(huì)很大，這個(gè)歌時(shí)候全譜法的測(cè)量方式就能夠表現(xiàn)出水體當(dāng)中所有的有機(jī)物的信息。一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)的紫外吸光法為了檢測(cè)在消除濁度影響上的問(wèn)題，采用的都是雙波長(zhǎng)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(zhǎng)消除水本中濁度造成的對(duì)紫外吸光度的干擾。同樣在COD在監(jiān)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)液來(lái)作為此次的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，然后采用紫外吸光法對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行采集光譜，然后再通過(guò)對(duì)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(duì)誤差和預(yù)測(cè)值方面進(jìn)行比較，找到分析紫外吸光度法能夠用于測(cè)定COD低濃度的可行性，從而最后看到對(duì)影響COD的濁度，以及相關(guān)的pH值分析。

　　二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　1儀器方面

　　采用10mm石英比色皿，酸度計(jì)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(guó)家有色金屬和電子材料分析測(cè)試中心的鄰苯二甲酸氫鉀配置的COD，其值為500mg?L-1的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息網(wǎng)的硅藻土500mg溶于1L重蒸餾水當(dāng)中，從而通過(guò)該蒸餾水的稀釋，從而形成濃度為10～100NTU的幾份溶液。然后再準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液當(dāng)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(dá)到平均10次的次數(shù)，具體光譜如圖1所示。

　　再次就是從標(biāo)準(zhǔn)液即COD當(dāng)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?gòu)?-100的NTU中的不同濁度當(dāng)中，采集到相應(yīng)的光譜，如圖2所示。

　　接近著再?gòu)臐舛葹?3.5mg?L-1的COD當(dāng)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(cè)定的溶液，通過(guò)使用酸度計(jì)測(cè)量之后，收集紫外線光譜。具體情況如圖3所示。

　　三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

　　1關(guān)于紫外線光譜方面的定量模型的建立以及預(yù)測(cè)方面的分析

　　在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(yù)處理，從而能夠看到在不同的預(yù)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(shù)據(jù)和RMSECV的值數(shù)，最終能夠以校正集在最小內(nèi)部交差驗(yàn)證的階級(jí)數(shù)來(lái)作為PLS的主成份數(shù)，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(biāo)準(zhǔn)液會(huì)在不同的預(yù)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(dāng)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(dǎo)數(shù)的預(yù)處理方法，該方法當(dāng)中選擇的譜區(qū)是在210～240以及265～278這樣的兩個(gè)區(qū)間，而這里的RMSECV的值則是最小的0.12227，此時(shí)的主成份數(shù)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(xiàn)了COD真值以及預(yù)測(cè)值之間所擁有的相關(guān)的曲線，這里的平方相關(guān)系數(shù)為r=0.9998，而COD真實(shí)值則是橫軸，縱軸則是其預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)值分析后，具體的結(jié)果我們可以表2當(dāng)中看到，由此可見(jiàn)這種預(yù)測(cè)結(jié)果是非常準(zhǔn)確的，相對(duì)誤差范圍僅是0.03%～1.7%之間而已。

　　2 關(guān)于濃度影響的補(bǔ)償分析

　　在之前的圖2當(dāng)中，我們已經(jīng)能夠明顯的看到COD對(duì)于測(cè)量濁度當(dāng)中的重要影響，所以必須通過(guò)一定的方式給予相應(yīng)的補(bǔ)償，當(dāng)前國(guó)內(nèi)比較常用的是以546nm地方的吸光度來(lái)作為補(bǔ)償處理，不過(guò)這種方式增加了光源的復(fù)雜成份，所以這里一般都是通過(guò)當(dāng)前所有的濁度傳感器來(lái)測(cè)量數(shù)據(jù)作為補(bǔ)償?shù)模覀兛梢酝ㄟ^(guò)圖5當(dāng)中所建立的模型來(lái)確實(shí)的計(jì)算出COD變化過(guò)程當(dāng)中隨著濁度變化多情況，一般來(lái)說(shuō)濁度的補(bǔ)償用數(shù)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(shù)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(dāng)中看到，這里的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD則是2.3%。

　　3關(guān)于pH值的實(shí)驗(yàn)分析

　　可以看到在標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)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之間擁有顯著的變化，同樣pH值也會(huì)明顯升高，導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)，可能是由于其中的取代基發(fā)生了變化，通過(guò)模型的預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)值是基本上不發(fā)生改變的，所以最終得出的結(jié)論是可以忽略掉pH值影響。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)建立了濃度范圍在1-25mg?L-1的標(biāo)準(zhǔn)液COD采用紫外吸光法檢測(cè)的模型，做出定量分析，其中r=0.9998，所達(dá)到的檢測(cè)結(jié)果符合要求，通過(guò)這種數(shù)學(xué)模型的建立，進(jìn)行了相關(guān)的濁度補(bǔ)償之后，效果突出，而且發(fā)現(xiàn)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(jié)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(cè)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(cè)提供了一定的參考。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 王俊霞，王文才，王俊榮，等.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2006，22(02)：4.

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

　　[3] 張華，彭勤紀(jì)，李亞明，等.現(xiàn)代有機(jī)波譜分析[M].北京：化工出版社，2005.

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