文章信息
第一作者：唐嘉源
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122758
亮点
• 通过酸性高锰酸钾将有机污染物氧化为气体。
• 以便携式气压计作为检测器。
• 将加热和紫外光照用于辅助催化气体的产生。
• 构建了一种便携式分析体系/套件并用于CODMn的现场快速分析。
研究进展
化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）是水质评价和污染控制的重要指标之一，定义为有机污染物氧化过程中氧化剂的消耗量。有机污染物越多，则其COD值越高。根据所使用的氧化剂不同，COD可分类为重铬酸盐COD（CODcr）或高锰酸盐COD（CODMn，即高锰酸盐指数）。根据相关规定，水中COD或CODMn含量应严格控制。因此，实时监测水中的COD值具有重要意义。目前，光电化学法、化学发光及光谱分析法等已报道用于COD的检测，这些方法具有良好灵敏度和选择性的同时，也存在着需要大型分析仪器和专业的实验操作人员等缺点，在一定程度上限制了它们在现场分析中的应用。因此，十分有必要开发一种便携式、低成本、易于使用的新方法用于COD的现场分析。
图3 紫外光照法的实验条件优化。（A）可行性探究；（B）光照时间优化；（C）分析方法的稳定性和（D）紫外光照法与加热法的信号对比。
本体系以便携式气体压力计作为检测器，采用加热法和紫外光照法作为辅助催化气体生成的方法，构建了加热/紫外光照-便携式气压计分析体系。分别在上述最优实验条件下建立了加热法和紫外光照法的标准曲线。随着CODMn浓度的变化，其相应的气压值也逐渐增加，在线性范围为2-150 mg L-1时，加热法和紫外光照法的线性相关系数分别为0.9969和0.9875。两种方法均可以检测到低至2 mg L-1的CODMn浓度。该分析体系具有分析速度快、成本低、操作简便等优点，是一种理想的CODMn现场快速分析方法。根据国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）的规定，高锰酸盐指数（CODMn）一般适用于饮用水、地表水和生活污水的分析检测。为验证该方法的准确性，将该方法应用于锦城湖水、升仙湖水、东湖水和生活污水等4种真实水样的检测。通过国家标准高锰酸钾滴定法（GB/T5750.7-2023）、标准加入法和对标准水样（BWZ6974-2016C和BWZ7617-2016）的分析检测进一步验证该方法的准确性。上述结果表明，该方法具有良好的准确性，并具有较好的实际分析应用价值。
本研究为了实现快速分析CODMn的目的，开发了一种基于便携式气体压力计的分析套件。采用加热法和紫外光照法辅助酸性高锰酸钾催化氧化CODMn为气体，从而将CODMn浓度转换为气体压力信号，通过便携式气体压力计进行信号读取。将该分析体系应用于多个水样品（湖水和生活污水样品）及标准水样（BWZ 6974-2016C和BWZ 7617-2016）的分析检测，回收率良好（89-111%）。在最优的条件下，这些样品分别在10 min（加热法）和3.5 min（紫外光照法）内即可完成分析检测。同时，开发了一种基于紫外光照-气压计的现场分析装置/套件，并用于成都锦江流域CODMn的现场快速分析。本研究为CODMn的现场快速分析检测提供了一种新方法，具有分析速度快、易于操作、便携性和成本低等优点。
作者介绍
邹志荣，分析化学博士，四川师范大学化学与材料科学学院副教授，博士/硕士研究生导师，分析教研室主任。主要研究方向为：基于化学蒸气发生的目视比色/气压计分析新方法/新装置的开发及其在食品安全和环境分析监测中的应用。Journal of Future Foods、中国无机分析化学等期刊青年编委，Water Research、Science of the Total Environment、Microchemical Journal、Journal of Analysis and Testing等期刊审稿人，主持在研国家自然科学基金、四川省科技厅项目等十余项。近年来，已在TrAC-Trends. Anal. Chem.、Trends. Environ. Anal. Chem.、Food. Chem.、Sensor. Actuat. B-Chem.等期刊发表SCI 论文50余篇，其中第一作者或通讯作者30余篇，参与编著学术专著2部，申请专利5项。
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