COD传感器的工作原理是什么？

COD（化学需氧量）传感器的工作原理核心是通过化学或物理方法氧化水样中的有机物，再通过检测氧化过程中的 “消耗量" 或 “产物量"，间接计算出水中有机物的总含量（即 COD 值）。根据氧化方式的不同，主流 COD 传感器可分为重铬酸钾法、高锰酸钾法、紫外吸收法三大类，各类原理差异显著，具体如下：

一、主流类型：重铬酸钾法 COD 传感器（实验室 / 在线常用，国标方法）

重铬酸钾法是我国《水质 化学需氧量的测定 重铬酸钾法》（GB 11914-89）规定的标准方法，在线传感器多基于此原理改良（如 “流动注射法"“分光光度法"），核心是强氧化反应 + 分光检测。

工作流程与原理：

样品与试剂混合
传感器会自动抽取定量水样，与已知浓度的重铬酸钾溶液（强氧化剂）、硫酸银溶液（催化剂，加速有机物氧化）、硫酸汞溶液（掩蔽剂，消除氯离子干扰）混合，形成反应体系。

高温氧化反应
混合液在165℃±2℃ 下加热回流 2 小时（在线传感器常通过 “微波加热" 或 “恒温加热块" 缩短至 10-30 分钟），此时重铬酸钾中的六价铬（Cr⁶⁺，橙色） 会被水样中的有机物还原为三价铬（Cr³⁺，绿色）。
关键反应逻辑：有机物含量越高（COD 值越大）→ 被还原的 Cr⁶⁺越多 → 生成的 Cr³⁺越多 → 溶液绿色越深。

分光光度检测
反应结束后，传感器通过分光光度计发射特定波长的光（通常为 600-620nm，对应 Cr³⁺的特征吸收峰），穿透反应后的溶液。
依据 “朗伯 - 比尔定律"：溶液中 Cr³⁺的浓度与光的吸收强度（吸光度）成正比，传感器通过检测吸光度，反推出 Cr³⁺的生成量，进而计算出消耗的重铬酸钾量，最终换算为水样的 COD 值（单位：mg/L）。

二、简化类型：高锰酸钾法 COD 传感器（多用于轻度污染水）

高锰酸钾法（又称 “酸性高锰酸钾法"）氧化能力弱于重铬酸钾，主要用于检测地表水、饮用水等轻度污染水体（COD 值较低），原理与重铬酸钾法类似，核心差异在 “氧化剂" 和 “反应条件"：

氧化反应：以高锰酸钾（KMnO₄，紫红色） 为氧化剂，在酸性条件（硫酸）下加热，高锰酸钾被有机物还原为二价锰离子（Mn²⁺，无色）。

检测逻辑：有机物含量越高 → 消耗的高锰酸钾越多 → 溶液紫红色褪去越明显。传感器通过检测 “剩余高锰酸钾的浓度"（如分光检测紫红色的吸光度），计算消耗的氧化剂总量，换算为 COD 值（有时也标注为 “CODMn" 以区分重铬酸钾法的 “CODCr"）。

三、快速类型：紫外吸收法 COD 传感器（无需化学试剂，实时监测）

紫外吸收法是无试剂、快速检测的物理方法，核心原理是 “有机物对特定波长紫外光的吸收特性"，适用于水质稳定、成分相对简单的场景（如工业循环水、污水处理厂出水）。

工作原理：

吸收特性：水中的有机物（尤其是含共轭双键、苯环的化合物）会强烈吸收254nm 波长的紫外光（UVC），而无机物（如 H₂O、CO₃²⁻、Cl⁻）对该波长光的吸收极弱，可忽略不计。

双光路补偿：传感器通常设计 “双光路"：

一路发射254nm 紫外光：检测水样对紫外光的吸收强度（与有机物浓度正相关）；

另一路发射546nm 可见光：检测水样的浊度（浊度会干扰紫外光吸收，需通过可见光吸收值修正）。

计算 COD：传感器通过 “紫外光吸光度 - 浊度修正值" 的预设校准曲线，直接换算出 COD 值，无需加热、无需试剂，响应速度可达到秒级或分钟级，适合实时在线监测。

三类 COD 传感器原理对比

综上，不同原理的 COD 传感器对应不同的应用需求，核心都是通过 “量化有机物与氧化剂的反应" 或 “有机物的物理特性"，实现 COD 值的精准检测。