[发明专利]一种基于流动注射进样的水中化学需氧量测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于流动注射进样的水中化学需氧量(以下简称COD)测量装置及方法，属于环境监测技术领域。

背景技术

COD是衡量水体有机污染的重要指标。我国COD的标准测试方法为重铬酸钾法，此法需要对样品进行消解处理，操作步骤复杂，测试时间长，且需要消耗昂贵试剂硫酸银和剧毒试剂硫酸汞以及氧化剂重铬酸钾，不可避免引起二次污染。现已开发的微波辅助消解法、库仑法、光度法测定COD，尽管在测定时间上有所改进，但仍需要使用重铬酸钾等有毒试剂，而且操作步骤烦琐。

在COD测定中采用流动注射进样系统输送载流及样品液，可使载流液及样品液稳定、重复性好地流经检测装置。当只有载流液流经工作电极时，能产生平稳的背景电流信号，当由载流携带的样品液与工作电极接触时，电流值增加，当样品液完全流过检测装置后，电流又恢复到只有载流时的背景电流值，从而形成峰形检测信号。将电流峰高值与所测标准样品COD值相关联，即可建立标准曲线，再通过检测未知样品时所响应的电流峰高来进行COD的检测，该方法可以简化测量步骤，缩短测量时间。

发明专利申请“化学需样量电化学分析仪”(申请号：200510023445.2)公开了一种由流动注射进样系统、分析检测装置和数据处理系统组成的COD电化学分析仪，其特征在于分析检测装置采用三电极电化学系统，工作电极为纳米氧化物修饰电极，检测装置结构为分体式，通过螺钉紧固而形成整体。用该分析仪减少了二次污染，但存在检测装置密封不严容易漏液的问题。同时根据该专利发明人在《Analytica Chimica Acta》(2005，548：199-204)和《Measurement Science and Technology》(2006，17：1995-2000)发表的文章，此法中所采用的工作电极修饰材料为PbO₂或Rh₂O₃，PbO₂虽然具有一定的化学稳定性，但在使用中，仍然存在铅溶出而引起二次污染的风险。以PbO₂和Rh₂O₃为电极修饰材料检测COD的检测限分别为15mg/L和20mg/L，所以此方法的检测限还有待改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种不但能自动进样、快速检测，而且检测限低、灵敏度高、环境友好、测量过程及结束后不产生毒性物质的水中化学需氧量测量装置，以及使用该装置的测量方法。

本发明的目的可以通过下列技术方案实现：

一种基于流动注射进样的水中化学需氧量测量装置，由流动注射进样器、电化学流通检测池和电化学工作站构成，流动注射进样器具有调节载流液流速和微量进样的功能，电化学流通检测池采用三电极系统，电化学工作站包括电化学分析仪和计算机控制系统，其特征在于电化学流通检测池包括工作电极(1)、参比电极(2)、对电极兼出口管(3)、工作电极紧固螺钉(4)、密封圈(5)、进口管(6)、进口管紧固螺钉(7)、进口通道(8)、参比电极安装通道(9)、出口通道(10)、池体(11)，工作电极(1)为硼掺杂金刚石膜电极，用紧固螺钉(4)固定在进口通道(8)上，并垫有密封圈(5)，进口通道(8)、参比电极安装通道(9)以及出口通道(10)相互连通，池体(11)和紧固螺钉采用绝缘、硬质、耐腐蚀材料，优选材料为有机玻璃。

本发明的进一步特征在于，进口通道(8)上设有一个改变流体方向的凸起部位，工作电极(1)用紧固螺钉(4)固定在该凸起部位上，并垫有密封圈(5)。

使用上述测量装置测定水中化学需氧量的方法，通过流动注射进样器以恒定流速将载流液硫酸钠溶液注入电化学流通检测池，并采集所产生的背景电流信号，再控制流动注射进样器自动注入一定体积的标准样品或待测水样，根据标准样品所产生的峰形电流信号峰高及标准样品的化学需氧量值建立标准曲线，然后将待测水样所响应的电流峰高与标准曲线对比，测定待测水样的化学需氧量，其特征在于，控制载流液流入进口管的流速在0.5～5.0ml/min范围，标准样品或待测水样的注入体积为50～150μL，载流液pH值为3～10，浓度为0.05～0.5mol/L，当参比电极采用饱和甘汞电极或银/氯化银电极时，施加在硼掺杂金刚石膜工作电极的正电压为2.2～3.2V。