紫外-可见分光光度计在COD、硝酸盐、亚硝酸盐等物质检测中的应用

紫外-可见分光光度计在COD、硝酸盐、亚硝酸盐等物质检测中的应用

紫外-可见分光光度计是环境监测和水质分析中常用的仪器之一，广泛应用于化学需氧量（COD）、硝酸盐、亚硝酸盐、六价铬等物质的检测。本文将详细介绍这些物质的检测原理、步骤及注意事项，帮助读者更好地理解和应用这一技术。

检测目标

紫外-可见分光光度计主要用于检测以下物质：

• 化学需氧量（COD）
• 硝酸盐（NO₃⁻）
• 亚硝酸盐（NO₂⁻）
• 重金属离子（如六价铬）
• 有机污染物（如苯系物）

原理

紫外-可见分光光度计的检测原理主要包括：

1. 吸收光谱法：物质分子或离子对特定波长紫外/可见光（200-800 nm）的吸收与其浓度呈正相关（朗伯-比尔定律）。
2. 显色反应：通过化学反应将目标物转化为有色化合物（如COD测定中的重铬酸钾氧化显色）。

COD（化学需氧量）检测

原理

• 重铬酸钾法（标准方法）：
  1. 样品在强酸（H₂SO₄）和高温条件下，被重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）氧化，Cr⁶⁺被还原为Cr³⁺。
  2. 通过测量Cr³⁺在600 nm处的吸光度，间接计算COD值。

步骤

1. 样品消解（消解仪处理）。
2. 冷却后离心去除悬浮物。
3. 比色测定，用标准曲线定量。

注意事项

• 高浓度氯离子（Cl⁻）会干扰，需加入硫酸汞屏蔽。
• 消解时间、温度需严格控制。

硝酸盐（NO₃⁻）与亚硝酸盐（NO₂⁻）检测

原理

• 硝酸盐还原法：
  1. 硝酸盐通过镉柱还原为亚硝酸盐。
  2. 亚硝酸盐与格里司试剂（对氨基苯磺酸+α-萘胺）反应生成红色偶氮化合物，在540 nm处测吸光度。

步骤

1. 水样过滤去除颗粒物。
2. 硝酸盐经镉柱还原为亚硝酸盐。
3. 显色后比色测定，区分总氮和亚硝酸盐含量。

注意事项

• 镉柱需定期活化（稀盐酸清洗）。
• 亚硝酸盐易氧化，需避光保存样品。

应用场景

• 水质监测：
• COD：评价水体有机物污染程度（如工业废水、地表水）。
• 硝酸盐/亚硝酸盐：评估饮用水安全（过量引发健康风险）、富营养化监测。
• 工业分析：电镀废水中六价铬（Cr⁶⁺）检测（540 nm显色法）。
• 科研领域：蛋白质浓度测定（如Bradford法，595 nm）。

仪器操作要点

1. 校准：

• 使用空白溶液调零。
• 标准曲线覆盖预期浓度范围（如COD：0-1000 mg/L）。

2. 干扰排除：

• 浊度干扰：通过离心或过滤消除悬浮颗粒。
• 色度干扰：选择特征吸收峰，避开其他物质的吸收波段。

3. 试剂保存：

• 显色剂需避光冷藏（如格里司试剂易氧化失效）。

实例说明

• COD快速检测：
• 便携式分光光度计（如HACH DR900）直接读取COD值，适用于现场监测。
• 硝酸盐检测：
• 水样加入抗坏血酸还原剂，紫外区直接测定硝酸盐在220 nm处的吸光度（无需显色）。

与其他技术的对比

• 优势：成本低、操作简便、适合批量检测。
• 局限：
• 需依赖显色反应，步骤较多（如COD需消解）。
• 复杂基质需预处理（如土壤浸出液需过滤）。
• 需结合离子色谱（IC）或流动注射分析（FIA）提高硝酸盐检测特异性。