在线COD监测仪的检测原理

在线COD监测仪基于化学氧化还原反应与光学检测技术，通过实时监测水体中有机物被氧化过程的反应物消耗或产物生成量，间接计算化学需氧量（COD），实现对水体有机物污染程度的连续监测。其原理核心围绕 “氧化反应控制 - 信号采集 - 数据换算” 展开，需结合试剂特性、反应条件调控与光学分析技术，确保检测结果精准反映水体实际 COD 浓度。

一、核心原理：有机物的化学氧化与定量依据

在线 COD 监测仪的核心是利用强氧化剂在特定条件下氧化水体中的还原性物质（主要为有机物），通过定量分析氧化剂的消耗量或反应产物的生成量，推导有机物的总量（即 COD 值）。目前主流采用重铬酸钾氧化法，该方法具有氧化能力强、反应稳定的特点，是国标推荐的 COD 检测方法之一。

在酸性条件下，监测仪会向水样中加入过量的重铬酸钾溶液（氧化剂），并以硫酸银作为催化剂、硫酸汞作为氯离子掩蔽剂（防止氯离子与重铬酸钾反应干扰结果）。加热升温至特定温度（通常为 165-175℃）并维持一定时间（15-30 分钟）后，重铬酸钾会将水样中的有机物氧化分解为二氧化碳和水，自身则被还原为三价铬离子（Cr³⁺）。反应过程中，有机物的量与重铬酸钾的消耗量呈正比例关系 —— 水体中有机物含量越高，消耗的重铬酸钾越多，生成的三价铬离子也越多。这一 “氧化 - 还原” 的定量关系，是 COD 值计算的根本依据。

二、关键环节：反应控制与信号检测技术

为确保氧化反应充分且检测信号准确，在线 COD 监测仪需通过多环节调控实现精准检测，主要包括反应条件控制、干扰消除与光学信号采集三大关键环节。

反应条件控制是保障氧化反应完全的基础。监测仪通过内置的温控模块将反应体系精准加热至设定温度，避免温度过低导致氧化不完全，或温度过高引发试剂分解；同时通过定时模块严格控制反应时间，确保不同水样的氧化反应在相同条件下进行，减少因反应程度差异导致的误差。此外，试剂添加模块会按预设比例精准注入重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞等试剂，确保氧化剂过量（保证有机物完全氧化）且各试剂浓度稳定，维持反应体系的化学平衡。

干扰消除环节主要针对水样中的氯离子。氯离子易与重铬酸钾反应生成氯气，消耗氧化剂并导致 COD 检测值偏高，因此监测仪需加入硫酸汞，使其与氯离子形成稳定的络合物，阻止氯离子参与氧化反应。若水样中氯离子浓度极高，部分监测仪还会通过预处理模块（如稀释、离子交换）进一步降低氯离子含量，确保干扰控制在允许范围内。

光学信号采集是将化学反应转化为可量化数据的核心步骤。由于重铬酸钾（六价铬离子，Cr⁶⁺）呈橙色，被还原生成的三价铬离子呈绿色，两种离子在特定波长下（六价铬通常为 420nm 左右，三价铬通常为 610nm 左右）具有特定的吸光度。监测仪的光学检测模块会在反应前后分别测量反应体系的吸光度：反应前测量六价铬离子的吸光度，反映初始氧化剂浓度；反应后测量三价铬离子的吸光度（或剩余六价铬离子的吸光度），计算氧化剂的消耗量。通过对比反应前后的吸光度变化，结合朗伯 - 比尔定律（吸光度与物质浓度成正比），即可推算出参与反应的有机物总量。

三、系统运行：从水样处理到数据输出的完整流程

在线 COD 监测仪的原理实现，需通过系统各模块协同工作，形成 “水样采集 - 预处理 - 试剂添加 - 反应 - 检测 - 数据输出” 的完整运行流程，将化学原理转化为实时监测数据。

首先，采样模块通过蠕动泵或电磁阀从监测水体中采集水样，输送至预处理单元（如过滤装置）去除悬浮物，避免颗粒物遮挡光路或影响试剂反应；若水样 COD 浓度过高，预处理模块还会自动稀释水样至仪器检测量程内。随后，预处理后的水样被送入反应池，试剂添加模块按顺序注入各类试剂，反应池在温控模块作用下升温并维持反应时间。

反应结束后，反应池内的溶液被输送至光学检测池，光源发出的特定波长光线穿过溶液，光电探测器接收透射光并转化为电信号，信号处理模块将电信号转换为吸光度值。仪器内置的校准曲线（通过已知浓度的 COD 标准溶液预先绘制，反映吸光度与 COD 值的对应关系）会对吸光度数据进行换算，得到水样的 COD 浓度。

最后，数据输出模块将 COD 检测值实时显示在仪器屏幕上，并通过数据传输模块（如 4G、以太网）上传至监管平台，同时存储历史数据供后续查询。部分监测仪还会对检测数据进行质控分析（如空白对照、平行样验证），若数据超出误差范围，会自动发出预警并提示排查问题，确保监测数据的可靠性。

四、原理特性：优势与适用场景

基于上述原理，在线 COD 监测仪具有氧化反应完全、检测精度高、抗干扰能力强的优势，能适应复杂水体（如工业废水、市政污水）的 COD 监测需求。其核心原理与国标方法一致，检测结果具有良好的准确性和可比性，可直接用于水质达标评估与污染预警。同时，在线监测模式实现了 24 小时连续检测，克服了传统实验室手工检测耗时久、无法实时反映水质变化的缺点，能及时捕捉 COD 浓度的异常波动，为水环境管理与污染应急处置提供快速数据支撑。

综上所述，在线 COD 监测仪的检测原理以化学氧化还原反应为基础，通过精准的反应控制、干扰消除与光学检测技术，将水体中有机物的量转化为可量化的 COD 值，最终实现实时、精准的在线监测。这一原理的应用，不仅保障了 COD 检测的科学性，也为水环境监测的自动化、智能化发展提供了核心技术支撑。