紫外分光光度法测定废水中COD的实验分析

化学需氧量（COD）是表征水体中有机污染物含量的关键指标，在工业废水排放控制、污水处理工艺运行评价及环境监测中被广泛采用。目前工程实践中普遍使用的重铬酸钾法虽然测定结果稳定、标准体系成熟，但该方法操作流程复杂，反应时间较长，需使用重铬酸钾、硫酸银等具有较强毒性和腐蚀性的试剂，不仅对实验人员安全和环境友好性提出较高要求，也在一定程度上限制了其在现场快速检测和高频监测场景中的应用。随着工业废水排放标准日趋严格，生产过程和处理设施对COD监测的时效性和便捷性提出了更高要求，传统方法在实际运行管理中的局限性逐渐显现。紫外分光光度法基于有机物在紫外波段的特征吸收特性，通过测定特定波长处的吸光度变化实现对水样中有机污染程度的快速表征。该方法具有分析速度快、操作步骤相对简化、试剂消耗量少等特点，在废水快速检测和在线监测领域显示出一定的应用潜力。然而，实际废水成分复杂，不同有机物类型及共存干扰物可能对紫外吸收产生影响，测定条件的选择及方法可靠性仍需通过系统实验加以验证。因此，有必要在明确实验条件的基础上，对紫外分光光度法测定废水COD的适用性和准确性进行深入分析。

本文以废水样品为研究对象，可以使用上海如海光电HS2048光纤光谱仪，通过优化测定条件并开展方法学验证，探讨紫外分光光度法测定废水中COD的可行性和工程应用价值。

一、试剂及仪器

1.试剂

实验所用COD标准物质选用邻苯二甲酸氢钾，纯度不低于分析纯级使用前于105℃条件下干燥至恒重。实验用水为去离子水，所有溶液均现配现用。硫酸、盐酸等辅助试剂均为分析纯，确保测定过程中背景吸收稳定

2.仪器(如海光电HS2048光纤光谱仪

二、实验结果与分析

2.1测定条件的优化

2.1.1扫描波长的选择

为确定最适测定波长，选取空白溶液及不同COD值标准溶液（以邻苯二甲酸氢钾配制，覆盖0～200mg/L）在200～400nm范围内进行全谱扫描。扫描结果见图1紫外吸收扫描曲线图。由图1可见，各标准溶液在紫外区呈现明显吸收带，且在254nm附近吸收响应最为敏感；同时该波长处空白基线稳定、漂移较小，适合作为定量测定波长。综合吸收灵敏度与基线稳定性，后续实验统一选定254nm作为测定波长，空白以同体系试剂空白进行校正。

2.1.2显色时间的确定

在确定测定波长后，为避免反应未达稳定导致读数波动，考察显色（反应后静置）时间对吸光度的影响。以COD值为100mg/L标准溶液为代表，在反应完成后分别于0、2、5、8、10、12、15、20min测定254nm处吸光度。结果显示：0～5min吸光度随时间上升较快；5～10min进入缓慢变化阶段；10min后吸光度变化幅度≤0.002，趋于稳定。为兼顾稳定性与测试效率，后续测定统一采用显色时间10min后读数；对于高色度或基体复杂样品，显色后再轻微混匀一次并复测，若两次吸光度差异>0.003，则延长显色至12min后再读数。

2.1.3温度的影响

反应温度可能影响反应速率及体系稳定性，因此在相同浓度（COD值为100mg/L）与相同显色时间（10min）条件下，考察15、20、25、30、35℃对吸光度的影响。结果表明：15℃时反应速率偏慢，吸光度稳定性较差；20～30℃区间内吸光度重复性最好，波动小；35℃时空白吸光度略有抬升，且样品读数离散度增大。综合稳定性与可操作性，后续实验统一将反应温度控制在25℃±1℃（恒温水浴或室温恒控），测定前样品与试剂在该温度下平衡5min，以减少温差造成的瞬时漂移。

2.2方法的验证

2.2.1线性范围与检出限

按1.2.2所述方法配制COD标准系列溶液，在优化条件下测定吸光度并进行线性回归，得到工作曲线方程，见公式（1）：

A=0.00452C+0.012，R2=0.9992.（1）

式中：A为254nm处吸光度；C为COD值，mg/L。本方法在0～200mg/L范围内呈良好线性关系。检出限采用空白溶液重复测定（n=11）得到吸光度标准偏差σ，以LOD值=3σ/k、LOQ值=10σ/k计算（斜率k=0.00452）。实验得到：σ=0.0021，故LOD值=1.39mg/L，LOQ值=4.65mg/L。当实际样品COD超出线性上限时，按1.2.1进行稀释后测定并换算。

2.2.2精密度与准确度

选取三种代表性COD值（20、80、160mg/L）标准溶液，在优化条件下各进行6次平行测定，计算平均值、标准偏差、RSD及相对误差，结果见表1精密度与准确度测试结果。由表1可见，在低、中、高三个COD值水平下，RSD均控制在1.56%～2.35%范围内；测定平均值与理论值偏差较小，相对误差绝对值≤2.50%，满足实验室快速测定对重复性与准确性的要求。

2.2.3加标回收率

为证复杂基体条件下的准确性，选取两份实际废水样品（A、B）进行加标回收试验。样品A、B先按本方法测得本底COD值，再分别加入一定量COD标准溶液（20、40mg/L两个加标水平），按相同流程测定并计算回收率R，见公式（2）：

式中：Cfound为加标后水样测得的COD值，mg/L；Coriginal为水样加标前的本底COD值，mg/L；Cspiked为加入水样中的COD标准值，即理论加标量，mg/L。加标回收结果见表2。由表2可见，两份样品在不同加标水平下回收率分布在96.0%～103.0%，说明在样品基体存在一定复杂性的情况下，该方法仍保持较好的定量可靠性。

2.3实际水样分析与方法比对

2.3.1不同类型废水的测定结果

在优化条件下，选取生活污水、印染废水、食品加工废水、电镀综合废水等典型水样进行测定；对超线性范围样品先稀释至0～200mg/L范围内，再换算得到原样COD值。不同类型废水的测定结果见表3。

2.3.2与重铬酸钾法的对比分析

为检验方法一致性，对上述典型水样同时采用重铬酸钾法进行测定，并与紫外分光光度法结果进行对比，见表4。从表4可见，两种方法结果总体接近，各样品相对偏差控制在±5%以内；印染废水等高COD样品在稀释换算后仍保持较小偏差，说明在本实验控制条件下，紫外分光光度法测定结果与重铬酸钾法具有较好的可比性。

三、结论

本文基于紫外分光光度法，对废水中COD的测定条件和方法性能进行了系统实验研究。可以使用上海如海光电HS2048光纤光谱仪，通过对紫外吸收特性的分析，明确了254nm作为COD测定的特征波长，并在此基础上对显色时间和反应温度进行了优化，保证了测定过程中吸光度读数的稳定性。在优化条件下建立了COD标准曲线，方法在一定浓度范围内呈现良好线性关系，检出限满足废水常规监测需求。精密度、准确度及加标回收率实验结果表明，该方法重复性良好，定量结果可靠。将该方法应用于不同类型实际废水样品的测定，并与重铬酸钾法结果进行对比，二者测定结果接近，相对偏差控制在合理范围内，说明紫外分光光度法在本实验条件下能够较准确地反映废水中有机污染程度。总体来看，该方法操作流程简化、测试效率较高，适用于实验室条件下的废水COD快速测定，可为废水监测与日常分析提供技术参考。

四、文献分享

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