高锰酸钾法COD传感器的工作原理是什么？

高锰酸钾法 COD 传感器（常标注检测结果为CODMn，以区分重铬酸钾法的 CODCr）的工作原理，核心是利用高锰酸钾的氧化特性与分光光度检测技术，通过量化氧化剂的消耗量，间接计算水样中有机物的总含量（COD 值），整体流程围绕 “氧化反应 - 浓度检测 - 结果换算" 展开，具体如下：

一、核心原理：氧化反应与浓度关联

高锰酸钾（KMnO₄）是一种强氧化剂，在酸性条件（通常加入硫酸调节 pH）下加热时，会与水样中的有机物（如碳水化合物、蛋白质、脂肪等）发生氧化还原反应：

氧化剂端：高锰酸钾（紫红色）被有机物还原，生成二价锰离子（Mn²⁺），溶液颜色从紫红色逐渐褪去（若有机物含量低，可能仅变浅）；

有机物端：水样中的有机物被氧化分解为 CO₂和 H₂O（或其他无机小分子）。

关键逻辑：水样中有机物含量越高（即 COD 值越大）→ 参与反应消耗的高锰酸钾越多 → 反应后剩余的高锰酸钾浓度越低 → 溶液紫红色越浅。
传感器正是通过检测 “反应后剩余高锰酸钾的浓度"，反推出消耗的氧化剂总量，进而换算为 COD 值。

二、具体工作流程（以在线传感器为例）

水样与试剂定量混合
传感器通过内置泵阀系统，自动抽取定量水样，同时加入三种核心试剂：

硫酸溶液：提供酸性反应环境，增强高锰酸钾的氧化性；

高锰酸钾标准溶液：已知浓度的氧化剂，作为反应的 “基准物质"；

（可选）掩蔽剂：若水样中氯离子含量较高（如部分地表水），可能加入硝酸银等试剂，避免氯离子与高锰酸钾反应（减少干扰）。

恒温加热反应
混合后的溶液被送入加热模块，在100℃左右（沸水浴或恒温加热块） 保持一定时间（通常 30 分钟，部分快速传感器可缩短至 10 分钟），确保高锰酸钾与有机物充分反应。

分光光度检测剩余氧化剂
反应结束后，溶液被送入检测池，传感器通过分光光度计发射特定波长的光（通常为 525-540nm，对应高锰酸钾紫红色的特征吸收峰），穿透溶液并检测 “吸光度"：

吸光度与高锰酸钾浓度正相关：剩余的高锰酸钾越多，溶液紫红色越深，吸光度越高；反之则吸光度越低。

传感器会先检测 “反应前高锰酸钾标准溶液的吸光度"（作为初始基准），再检测 “反应后溶液的吸光度"，通过两者的差值计算出 “被消耗的高锰酸钾浓度"。

COD 值换算
根据 “消耗的高锰酸钾浓度"，结合化学反应的计量关系（每消耗 1mol 高锰酸钾对应氧化的有机物质量），再通过预设的校准曲线（提前用已知 COD 值的标准溶液标定），最终换算为水样的 CODMn 值（单位：mg/L）。

三、关键特点（与其他 COD 传感器对比）

氧化能力较弱：高锰酸钾的氧化性远低于重铬酸钾，无法玩全氧化水样中所有类型的有机物（如长链烷烃、芳香族化合物等难降解有机物），因此检测结果（CODMn）通常低于重铬酸钾法的 CODCr；

适用场景局限：更适合检测地表水、饮用水、轻度污染的湖水 / 河水等 COD 值较低（通常 < 50mg/L）的水体，不适合工业废水、高浓度污水等复杂场景；

试剂毒性低：相比重铬酸钾（有毒）、硫酸汞（剧毒掩蔽剂），高锰酸钾试剂毒性更低，操作和废液处理更安全简便。

综上，高锰酸钾法 COD 传感器的核心是 “利用高锰酸钾的氧化 - 褪色特性，通过分光检测量化氧化剂消耗，间接反映有机物含量"，其原理简单、试剂安全，是轻度污染水体 COD 检测的常用技术。