[發明專利]基于硼摻雜金剛石膜電極的COD在線監測裝置和方法

有效

• 申請號: 201010110101.6
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101788522A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 全燮;馬傳軍;趙慧敏;陳碩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 潘迅

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，涉及一種基于硼摻雜金剛石(BDD)膜電 極的COD在線監測。

背景技術

化學需氧量(COD)是環境監測中的重要參數之一，也是我國“十一五” 期間要求總量減排的主要指標之一，及時準確的監控水體COD值，對廢水污染 防治具有極其重要的意義。

目前COD在線監測領域的儀器主要有以下幾類：1)以重鉻酸鉀消解法為 代表的HBCOD-1型COD在線分析儀(北京)、哈希CODmax鉻法COD測定儀 (美國)，該類儀器使用重鉻酸鉀、硫酸等有毒化學試劑，測定周期較長(30min)， 要求反應裝置耐高溫、酸堿，存在漏液風險，且儀器管路復雜，操作維護繁瑣。 2)以紫外吸收光譜法為代表的UV4120COD在線分析儀(北京)、HACH OptiQuant^TM?UV有機物分析儀，是通過測量水中有機物在特定波長下的紫外吸 光度，測量出有機物的總量，由于不同的有機物具有不同的吸光度，因此用于 復雜廢水中COD的測定時，易產生偏差，同時懸浮物、膠態物質、pH值等因 素對測定結果也有較大影響，故該方法僅適用于特定廢水(如較潔凈的城市污 水處理廠出水)。3)以光電催化氧化法為代表的PeCODTM?ON-LINE?COD ANALYSIS?P-100(澳大利亞)，此類儀器以覆有TiO₂膜的銦錫導電玻璃為工作 電極，在紫外光照射時以空穴或自由基氧化廢水中的還原性物質，通過檢測電 量或電流值，得到相應的COD值。該類儀器對高濁度、高色度等光透過率不高 的廢水，易造成測量偏差。4)采用氧化鉛電極法的Elox?100A型COD在線自 動監測儀(德國LAR公司)、SDY型COD水質在線監測儀(石家莊高德環境科 技有限公司)、HH-8型水質在線監測儀(江蘇電分析儀器有限公司)，該類儀器 以鉑基涂氧化鉛電極為工作電極，利用電解產生的羥基自由基氧化水中的有機 物，通過檢測電流差值檢測COD。由于不需外加重鉻酸鉀等氧化劑，無需使用 光源，因而克服了上述其他儀器的缺點，但是氧化鉛電極表面生成的多為吸附 型羥基自由基，易復合，導致了其陽極析氧電位較低，不足以完全氧化有機物， 易產生誤差；同時，氧化鉛電極不耐氯離子腐蝕，壽命短，應用于酸性或堿性 廢水測量時，存在金屬鉛離子溶出的風險，產生二次污染并干擾測量信號的穩 定性；此外，在應用氧化鉛電極測定COD時，對電極施加高電位進行長時間的 再生是必不可少的條件，當連續測量或測量周期較短時，電極再生不充分，不 可避免的存在測量誤差，而長時間的高電位再生過程更加縮短了氧化鉛電極的 壽命。

申請號為200810010232的專利申請，公開了一種基于流動注射進樣的水中 化學需氧量測量裝置和方法，將硼摻雜金剛石膜電極與流動注射技術相結合， 解決了氧化鉛電極帶來的不耐氯離子腐蝕，壽命短，易產生誤差等問題，但該 裝置和方法需使用電化學工作站、流動注射進樣器等實驗儀器，電化學流通池 體積小、不易加工，高濃度廢水測定前仍需人工進行稀釋，且無自動清洗功能， 不能實現COD的實時在線測定。

發明內容

本發明的目的，是針對上述方法的不足，提供一種簡便快速、靈敏度高、 檢測限低、壽命長、無金屬溶出、不產生有毒有害性物質、環境友好的COD在 線監測裝置及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

基于硼摻雜金剛石膜電極的化學需氧量在線監測裝置，包括工作電極、對 電極、參比電極、電化學反應池及其連接的液體輸入和排放管路、電化學檢測 的電流信號采集和處理電路、蠕動泵和壓管閥及其驅動電路、電路控制和數據 顯示觸摸屏，其特征在于，工作電極為硼摻雜金剛石膜電極，面積為10～80mm²， 電化學反應池體積為20～100ml，與電化學反應池入口(14)連接的液體輸入管 路包括：通過雙泵頭蠕動泵同時輸入的電解液管路(2)和稀釋用去離子水管路 (1)，通過單泵頭蠕動泵和壓管閥輸入的標準液管路(4)、待測水樣管路(3)、 清洗液管路(5)和去離子水管路(6)。