技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES電極法 COD 監(jiān)測儀的樣品處理是保障測量精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),核心目標(biāo)是去除干擾物質(zhì)、調(diào)節(jié)水樣至儀器適配條件、確保樣品均勻性,避免電極污染或響應(yīng)偏差。不同廠商的儀器因結(jié)構(gòu)(如是否集成自動預(yù)處理模塊)略有差異,但整體流程可分為 “預(yù)處理"“樣品調(diào)節(jié)"“進(jìn)樣準(zhǔn)備" 三大階段,具體步驟及原理如下:
一、預(yù)處理階段:去除核心干擾物質(zhì)
水樣中常見的懸浮物、油類、氣泡、重金屬離子等會直接影響電極響應(yīng)(如堵塞電極膜、吸附在電極表面、與電極活性物質(zhì)反應(yīng)),因此預(yù)處理是基礎(chǔ)步驟,核心操作包括:
1. 過濾:去除懸浮物與顆粒物
操作目的:消除水樣中粒徑>5μm 的懸浮物(如污水中的泥沙、生物絮體),避免其堵塞儀器進(jìn)樣管路、覆蓋電極敏感膜,導(dǎo)致測量值偏低或漂移。
常用方式:
自動預(yù)處理儀器:內(nèi)置在線過濾裝置(如孔徑 0.45μm 或 5μm 的濾膜 / 濾網(wǎng)),水樣通過蠕動泵或負(fù)壓吸入時,自動完成過濾,濾膜需定期更換(通常 1-2 周 / 次,視水質(zhì)濁度調(diào)整);
手動預(yù)處理(無自動模塊時):用定量濾紙(中速)或一次性針式濾器(0.45μm 混合纖維膜)現(xiàn)場過濾,取濾液作為待測樣品,注意過濾后需立即測量,避免濾液中有機(jī)物吸附在濾膜上導(dǎo)致?lián)p失。
注意事項:若水樣含高濃度粘性物質(zhì)(如印染廢水的染料顆粒),需先靜置 5-10 分鐘,取上層較清液過濾,避免濾膜快速堵塞。
2. 除油:消除油類物質(zhì)干擾
操作目的:油類(如工業(yè)廢水中的礦物油、動植物油)會在電極表面形成油膜,隔絕電極與水樣接觸,導(dǎo)致電極響應(yīng)遲緩或無信號。
常用方式:
物理除油:若水樣含浮油,先通過油水分離器(如斜板分離器、聚結(jié)濾芯)分離浮油;若為乳化油(如餐飲廢水),可加入少量破乳劑(如硫酸鋁,濃度≤0.1%),攪拌后靜置 10 分鐘,再過濾去除油渣;
吸附除油:使用活性炭吸附柱(或吸附濾膜),油類物質(zhì)被活性炭吸附,適用于低濃度油類水樣(油含量<10mg/L);
禁忌:禁止使用強(qiáng)氧化性破乳劑(如高錳酸鉀),避免其氧化水樣中有機(jī)物,導(dǎo)致 COD 測量值偏高。
3. 脫氣:排除氣泡干擾
操作目的:水樣中的溶解氣體(如空氣、二氧化碳、硫化氫)會在電極敏感膜表面形成氣泡,導(dǎo)致電極與水樣接觸不充分,出現(xiàn) “假陰性" 測量值(如數(shù)值跳變、讀數(shù)不穩(wěn)定)。
常用方式:
自動儀器:內(nèi)置脫氣裝置(如真空脫氣罐、超聲波脫氣模塊),通過負(fù)壓或超聲波震蕩使氣泡逸出;
手動操作:將過濾后的水樣倒入燒杯,用玻璃棒緩慢攪拌 1-2 分鐘,或靜置 3-5 分鐘,讓氣泡自然上浮至液面,取中層水樣,避免直接傾倒產(chǎn)生新氣泡。
二、樣品調(diào)節(jié)階段:適配儀器工作條件
電極法 COD 監(jiān)測儀對水樣的溫度、pH 值、離子強(qiáng)度有明確要求(通常為溫度 5-40℃、pH 2-12、電導(dǎo)率>50μS/cm),若水樣超出范圍,需通過調(diào)節(jié)使其符合儀器適配條件:
1. 溫度調(diào)節(jié):控制在儀器校準(zhǔn)溫度區(qū)間
操作目的:電極響應(yīng)靈敏度與溫度強(qiáng)相關(guān)(溫度每變化 1℃,響應(yīng)值可能偏差 2%-3%),需將水樣溫度調(diào)節(jié)至與儀器校準(zhǔn)溫度一致(通常默認(rèn) 25℃,部分儀器支持 5-40℃自動溫補(bǔ),但仍需避免驟變)。
常用方式:
自動儀器:內(nèi)置溫度傳感器與加熱 / 制冷模塊,水樣進(jìn)入反應(yīng)池后,自動將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值(如 25℃±0.5℃);
手動操作:若水樣溫度過高(如工業(yè)廢水排放口水溫>40℃),將水樣倒入燒杯,置于室溫下冷卻至 25℃左右(不可用冷水快速降溫,避免溫度驟變導(dǎo)致有機(jī)物析出);若溫度過低(<5℃),用恒溫水浴緩慢加熱至 10-25℃,避免加熱過度導(dǎo)致有機(jī)物揮發(fā)。
2. pH 調(diào)節(jié):控制在電極適用范圍
操作目的:電極敏感膜(如重金屬氧化物電極)在及端 pH 下會發(fā)生溶解或鈍化(如 pH<2 時膜易溶解,pH>12 時易生成氫氧化物沉淀),同時 pH 過高 / 過低會影響水樣中有機(jī)物的電離狀態(tài),導(dǎo)致 COD 測量偏差。
常用方式:
酸性調(diào)節(jié):若水樣 pH>12,用0.1mol/L 或 1mol/L 硫酸溶液緩慢滴加,邊滴加邊用 pH 試紙或便攜式 pH 計監(jiān)測,直至 pH 降至 6-8(中性區(qū)間,適配多數(shù)電極);
堿性調(diào)節(jié):若水樣 pH<2(如酸洗廢水),用0.1mol/L 或 1mol/L 氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至 pH 6-8;
注意事項:調(diào)節(jié)時需緩慢攪拌,避免局部 pH 驟變;每滴加 1 滴試劑后,等待 30 秒再測 pH,防止試劑未充分混合導(dǎo)致誤判。
3. 離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)(可選):補(bǔ)充電解質(zhì)
操作目的:若水樣為純凈水或地表水(電導(dǎo)率<50μS/cm),離子濃度過低會導(dǎo)致電極響應(yīng)信號微弱、穩(wěn)定性差,需補(bǔ)充電解質(zhì)提高離子強(qiáng)度。
常用方式:向水樣中加入氯話鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(如 1mol/L KCl),按 “每 100mL 水樣加 1mL KCl 溶液" 的比例添加,攪拌均勻后測量;
禁忌:工業(yè)廢水(如化工、電鍍廢水)通常離子強(qiáng)度較高(電導(dǎo)率>1000μS/cm),無需額外添加,避免離子濃度過高導(dǎo)致電極膜滲透壓失衡。
三、進(jìn)樣準(zhǔn)備階段:確保樣品均勻與代表性
預(yù)處理和調(diào)節(jié)后的水樣需進(jìn)一步處理,確保進(jìn)入電極測量池的樣品均勻、無二次污染,具體步驟:
1. 搖勻:保證有機(jī)物濃度均勻
操作目的:避免水樣靜置后出現(xiàn)有機(jī)物分層(如部分小分子有機(jī)物上浮、大分子有機(jī)物下沉),導(dǎo)致測量樣品不具代表性。
常用方式:
自動儀器:進(jìn)樣前通過蠕動泵循環(huán)攪拌(將水樣在管路中循環(huán) 10-20 秒),或反應(yīng)池內(nèi)置攪拌子(磁力攪拌,轉(zhuǎn)速 100-200rpm);
手動操作:將調(diào)節(jié)后的水樣倒入采樣瓶,蓋緊瓶蓋后顛倒搖勻 3-5 次,立即抽取水樣進(jìn)樣,避免長時間放置。
2. 采樣:避免交叉污染
操作目的:防止前次樣品殘留或容器污染影響當(dāng)前測量(如前次高濃度 COD 水樣殘留,導(dǎo)致低濃度水樣測量值偏高)。
常用方式:
自動儀器:每次進(jìn)樣前用待測水樣沖洗進(jìn)樣管路和反應(yīng)池 3 次(即 “潤洗"),每次沖洗體積為管路 + 反應(yīng)池體積的 1.5 倍;
手動操作:用待測水樣潤洗采樣針、注射器或比色管 3 次,再抽取水樣,避免使用未經(jīng)潤洗的干燥容器。
3. 進(jìn)樣量控制:符合儀器要求
操作目的:不同儀器的測量池體積固定(如 5mL、10mL),進(jìn)樣量不足會導(dǎo)致電極未玩全浸沒,進(jìn)樣量過多會導(dǎo)致水樣溢出,均影響測量。
常用方式:
自動儀器:通過定量泵(如蠕動泵定量管) 精確控制進(jìn)樣量(誤差 ±0.1mL);
手動操作:用移液管(精度 0.01mL) 準(zhǔn)確移取規(guī)定體積的水樣(如 10mL)注入測量池,避免移液時氣泡進(jìn)入。
四、特殊水樣的額外處理(針對復(fù)雜工業(yè)廢水)
若監(jiān)測對象為高難度工業(yè)廢水(如化工、制藥、印染廢水),需增加針對性預(yù)處理步驟,常見場景:
特殊水樣類型 | 額外處理步驟 | 目的 |
高濃度重金屬廢水 | 加入絡(luò)合劑(如 EDTA 溶液,濃度 0.01mol/L),每 100mL 水樣加 0.5-1mL,攪拌 1 分鐘 | 絡(luò)合 Cu2?、Cr??、Hg2?等重金屬離子,避免其與電極膜反應(yīng)生成沉淀,導(dǎo)致電極鈍化 |
含還原性物質(zhì)廢水 | 加入少量氧化劑(如 0.1mol/L 高錳酸鉀,滴加至水樣呈淡粉色并保持 30 秒) | 氧化 S2?、亞硝酸鹽等還原性物質(zhì)(它們會消耗電極活性物質(zhì),導(dǎo)致 COD 測量值偏高) |
高鹽廢水(電導(dǎo)率>10000μS/cm) | 用去離子水稀釋 1-5 倍(需記錄稀釋倍數(shù),最終結(jié)果 × 稀釋倍數(shù)) | 降低離子強(qiáng)度,避免電極膜因滲透壓過高破裂,同時減少鹽類對電極響應(yīng)的干擾 |
總結(jié):樣品處理核心原則
干擾優(yōu)先去除:懸浮物、油類、氣泡是最核心的干擾,必須優(yōu)先通過過濾、除油、脫氣處理;
條件嚴(yán)格適配:溫度、pH 必須調(diào)節(jié)至儀器校準(zhǔn)范圍(多數(shù)為 25℃±0.5℃、pH 6-8),避免及端條件損壞電極;
避免二次污染:容器、管路需潤洗,試劑(如硫酸、KCl)需為分析純,防止引入額外有機(jī)物或雜質(zhì);
及時測量:預(yù)處理后的水樣需在 30 分鐘內(nèi)完成測量,避免有機(jī)物揮發(fā)、吸附或微生物分解導(dǎo)致濃度變化。
通過規(guī)范執(zhí)行上述步驟,可有效降低干擾因素影響,確保電極法 COD 監(jiān)測儀的測量結(jié)果符合《HJ 377-2019 COD 在線自動監(jiān)測儀技術(shù)要求及檢測方法》的精度標(biāo)準(zhǔn)。
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