[发明专利]基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置及制作、测量方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置及制作、测量方法，涉及废水COD检测技术领域。本发明利用碱性高锰酸钾溶液室温下氧化废水，使其颜色发生变化的特点，设计可自然降解的纸基检测装置，达到快速检测废水COD的目的。通过三维打印技术构建纸基检测基底，利用移动终端拍照以及计算机软件Image J处理获得废水RGB的色度值，建立基于废水色度(R‑G)值的废水COD表征数学模型，用于废水COD值的检测。本装置操作便捷，检测速度较快，以绿色环保的纸为基底，使用后可自然分解，具有广泛的工业废水检测应用前景。

技术领域

本发明涉及废水COD检测技术领域，具体涉及一种基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置及制作、测量方法。

背景技术

化学需氧量（Chemical Oxygen Demand, COD）是反映水体受有机物污染的重要指标，以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。目前，废水COD的离线检测方法主要依据国标《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》( GB 11914-89)，存在反应时间长（超过3h），药品消耗量大，反应过程中所使用的硫酸银和硫酸汞等重金属盐易造成二次污染等问题；采用COD在线检测设备，可实现对废水COD的连续监测，但设备费用高昂，体积庞大（设备高度超过1 m），重量超过50kg，不便于便携式检测； 中国发明专利（CN201020141968.3，紫外吸收法COD监测仪）提供了一种光谱检测设备，结构简单，测量便捷，但针对不同类型的水样，存在相关性差、测量精度低等问题；中国发明专利（CN201310259871.0，COD快速检测液、测试盒及测定方法）无需使用精密检测仪器，成本低廉，根据被测水样在显色剂的作用下其颜色的变化，实现对被测水样COD的范围测量，但对水样颜色的感知均是仅凭肉眼来主观判断，而且仅能实现被测水样COD范围的测量，精度较低。

碱性高锰酸钾作为氧化剂，较稳定易保存，常温下可氧化废水中的有机物。高锰酸根离子为紫色，在碱性条件下首先被还原为锰酸根离子（绿色），进一步被还原为二氧化锰（棕色）。这个反应过程为快速便捷检测废水COD提供了重要的理论依据。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置及制作、测量方法。该装置在3D打印纸基基底表面涂饰固体蜡形成疏水层，作为反应池，再在反应池中滴加特制的显色剂作为废水COD检测的表征，通过显色反应，采用移动终端拍照的方法，记录废水在反应池的颜色及其RGB色彩模式的变化，通过构建COD表征数学模型，实现对废水COD的快速检测。使用该装置减少了显色剂的使用量和缩短了消解的反应时间，采用纸作为基底替代了玻璃、塑料等高分子物质，安全低耗环保，能够实现循环利用和自分解，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置，包括纸基基底1、反应池2、疏水层3、显色剂4、透明密封膜层5和黑色胶膜层6；所述的纸基基底1作为容纳废水COD检测的载体；所述的反应池2在纸基基底1的上侧；所述的疏水层3在反应池2的表面形成固体薄膜；所述的显色剂4储存在反应池2中；所述的透明密封膜层5通过胶黏固定于纸基基底1的上表面；所述的黑色胶膜层6通过胶黏固定于透明密封膜层5上，与透明密封膜层5共同构成密封避光层；所述的反应池2中注射废水，通过移动终端拍照，将显色剂的颜色输入到计算机软件 Image J 中，利用显色剂氧化废水中有机物的颜色变化特性，对于不同COD值的废水与显色剂反应所引起色值变化进行检测。