[发明专利]一种用于CODCr测量的背景吸收校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括地表水/地下水/饮用水的水质监测或在线监测、工业废水连续排放在线监测以及生活污水水质监测等环保领域。具体来说，涉及一种用于COD_Cr测量的背景吸收校正方法，特别是涉及一种基于“440nm和600nm双波长背景吸收校正”的COD_Cr测量方法。

背景技术

化学需氧量(COD/Chemical Oxygen Demand)是指易受氧化剂氧化的有机物在氧化时所消耗氧化剂的量，以氧的mg/L来表示，是衡量水质被还原性物质污染程度的指标，也是最常用的水质污染和评价指标之一。还原性物质，特别是有机化合物，在生物降解过程中消耗溶解氧而造成氧的缺失。当水中的溶解氧低于4mg/L时，水生生物的生存环境就会受到威胁，从而会破坏水环境和生物群落的生态平衡，并带来不良影响。最恶劣的情况是，当水中溶解氧接近于零时，造成厌氧状态，使得水体发黑并变臭。

测量COD的方法主要有重铬酸钾法(Dichromate/K₂Cr₂O₇)和高锰酸钾法(Permanganate/KMnO₄)两种。其中，重铬酸钾法简写为COD_Cr，高锰酸钾法简写为COD_Mn。前者在欧美较多采用，后者在日本广为采用，这两种方法从建立至今已有一百多年的历史。我国在“水质COD在线监测”方面大都采用的是COD_Cr法，依据的标准主要是国标《GB 11914-1989水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》和国家环保总局发布的行业标准《HJ/T 399-2007水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》。

COD_Cr法的原理是：往试样中加入已知量的K₂Cr₂O₇溶液，在强硫酸介质中，以硫酸银作为催化剂，经高温消解后，用分光光度法测定试样的吸光度，从而计算出试样的COD值。相应的化学反应式如下：

Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e＝2Cr³⁺+7H₂O

当COD浓度较高时(通常在150-1000mg/L之间)，在600nm附近测定K₂Cr₂O₇被还原产生的Cr³⁺的吸光度。试样的COD值与Cr³⁺的吸光度的增加值成正比，将Cr³⁺的吸光度换算成试样的COD值。

当COD浓度较低时(通常在15-250mg/L之间)，在440nm附近测定K₂Cr₂O₇未被还原的Cr⁶⁺和被还原产生的Cr³⁺两种铬离子的总吸光度。试样的COD值与Cr⁶⁺的吸光度减少值成正比，与Cr³⁺的吸光度增加值成正比。由于Cr⁶⁺在440nm附近的吸光灵敏度远大于Cr³⁺，因此COD值与总吸光度的减少值成正比，将总吸光度值换算成试样的COD值。

虽然既可采用600nm，也可采用440nm波长附近的吸光度测量COD值，但是几乎所有的“水质COD_Cr在线监测仪”采用的都是“单一600nm比色法”，即通过测量Cr³⁺在600nm附近的吸光度来计算试样中的COD值。该方法的缺陷主要表现在“无法校正背景吸收干扰”和“低量程的测量误差较大”两方面。

由于试样中的Cr⁶⁺和Cr³⁺都来源于初始加入的已知量的K₂Cr₂O₇，因此两种离子的浓度之和恒定，即

C’(6)+C’(3)≡C₀(6)

式中，C₀(6)表示Cr⁶⁺的初始浓度；C’(6)和C’(3)表示经消解、催化及氧化还原后的Cr⁶⁺和Cr³⁺浓度。