技術文章
TECHNICAL ARTICLES海水具有高鹽度(NaCl 濃度約 35g/L)、高濁度(含浮游生物、泥沙)、有機物種類特殊(如海洋腐殖質)等特點,對 UV 法 COD 監測提出特殊挑戰,針對性解決方案如下:
高鹽度干擾與抑制
干擾機制:海水中高濃度氯離子(約 20g/L)會吸收 254nm 紫外光(摩爾吸光系數約 300L/(mol?cm)),導致 COD 測量值偏高(純海水的氯離子貢獻相當于 COD 約 50-100mg/L)。
解決方案:
氯離子選擇性透過膜:采用聚酰胺復合膜,膜孔徑僅允許有機物通過,阻止氯離子進入流通池,實驗表明可使氯離子干擾降低 90% 以上。
數學模型校正:通過實驗建立氯離子濃度與吸光度的關系模型(ACl? = k×[Cl?]×b,k 為氯離子吸光系數,b 為光程),儀器內置氯離子電極實時測量 [Cl?],自動從總吸光度中扣除 ACl?,得到純有機物吸光度。
浮游生物與濁度干擾處理
干擾特點:海水中的浮游生物(如藻類、浮游動物)和懸浮泥沙會導致嚴重的光散射,且浮游生物自身含葉綠素(吸收部分紫外光),雙重干擾使 COD 測量偏差可達 ±30%。
解決方案:
三級預處理:①200μm 濾網去除大型浮游生物;②離心分離(3000rpm)去除泥沙和小型浮游生物;③0.45μm 濾膜過濾膠體顆粒,預處理后濁度可從 100NTU 降至 10NTU 以下。
葉綠素補償:增加 430nm 波長(葉綠素特征吸收峰),通過測量 A430 計算葉綠素濃度,建立葉綠素對 254nm 吸光度的貢獻模型,進行針對性補償。
海洋有機物校準方法
挑戰:海水中的有機物以海洋腐殖質、蛋白質、碳水化合物為主,與淡水有機物(如陸源腐殖質)的紫外吸收特性差異較大,用傳統鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液校準會導致誤差。
解決方案:
海水專用標準物質:采用經過認證的海水 COD 標準物質(如國家海洋環境監測中心研制的海水 COD 標準溶液),其有機物組成與實際海水一致,校準后誤差可降至 ±5%。
現場校準因子:在監測點采集海水樣品,用重鉻酸鉀法(適用于海水的改進方法,如堿性高錳酸鉀法)測量實際 COD 值,與 UV 法測量值對比,計算現場校準因子(k = COD 國標 / CODUV),用于日常測量校正。
儀器防護設計
防腐蝕:采樣泵、管路、流通池采用鈦合金或 PTFE(聚四氟乙烯)材料,耐海水腐蝕(避免金屬部件被氯離子腐蝕)。
抗生物附著:在采樣口和管路內壁涂覆防生物附著涂層(如納米銀涂層),抑制藻類、微生物生長,延長預處理系統壽命(從 1 周延長至 1 個月)。