高錳酸鉀法COD傳感器的工作原理是什么？

高錳酸鉀法 COD 傳感器（常標注檢測結果為CODMn，以區分重鉻酸鉀法的 CODCr）的工作原理，核心是利用高錳酸鉀的氧化特性與分光光度檢測技術，通過量化氧化劑的消耗量，間接計算水樣中有機物的總含量（COD 值），整體流程圍繞 “氧化反應 - 濃度檢測 - 結果換算" 展開，具體如下：

一、核心原理：氧化反應與濃度關聯

高錳酸鉀（KMnO?）是一種強氧化劑，在酸性條件（通常加入硫酸調節 pH）下加熱時，會與水樣中的有機物（如碳水化合物、蛋白質、脂肪等）發生氧化還原反應：

氧化劑端：高錳酸鉀（紫紅色）被有機物還原，生成二價錳離子（Mn2?），溶液顏色從紫紅色逐漸褪去（若有機物含量低，可能僅變淺）；

有機物端：水樣中的有機物被氧化分解為 CO?和 H?O（或其他無機小分子）。

關鍵邏輯：水樣中有機物含量越高（即 COD 值越大）→ 參與反應消耗的高錳酸鉀越多 → 反應后剩余的高錳酸鉀濃度越低 → 溶液紫紅色越淺。
傳感器正是通過檢測 “反應后剩余高錳酸鉀的濃度"，反推出消耗的氧化劑總量，進而換算為 COD 值。

二、具體工作流程（以在線傳感器為例）

水樣與試劑定量混合
傳感器通過內置泵閥系統，自動抽取定量水樣，同時加入三種核心試劑：

硫酸溶液：提供酸性反應環境，增強高錳酸鉀的氧化性；

高錳酸鉀標準溶液：已知濃度的氧化劑，作為反應的 “基準物質"；

（可選）掩蔽劑：若水樣中氯離子含量較高（如部分地表水），可能加入硝酸銀等試劑，避免氯離子與高錳酸鉀反應（減少干擾）。

恒溫加熱反應
混合后的溶液被送入加熱模塊，在100℃左右（沸水浴或恒溫加熱塊） 保持一定時間（通常 30 分鐘，部分快速傳感器可縮短至 10 分鐘），確保高錳酸鉀與有機物充分反應。

分光光度檢測剩余氧化劑
反應結束后，溶液被送入檢測池，傳感器通過分光光度計發射特定波長的光（通常為 525-540nm，對應高錳酸鉀紫紅色的特征吸收峰），穿透溶液并檢測 “吸光度"：

吸光度與高錳酸鉀濃度正相關：剩余的高錳酸鉀越多，溶液紫紅色越深，吸光度越高；反之則吸光度越低。

傳感器會先檢測 “反應前高錳酸鉀標準溶液的吸光度"（作為初始基準），再檢測 “反應后溶液的吸光度"，通過兩者的差值計算出 “被消耗的高錳酸鉀濃度"。

COD 值換算
根據 “消耗的高錳酸鉀濃度"，結合化學反應的計量關系（每消耗 1mol 高錳酸鉀對應氧化的有機物質量），再通過預設的校準曲線（提前用已知 COD 值的標準溶液標定），最終換算為水樣的 CODMn 值（單位：mg/L）。

三、關鍵特點（與其他 COD 傳感器對比）

氧化能力較弱：高錳酸鉀的氧化性遠低于重鉻酸鉀，無法玩全氧化水樣中所有類型的有機物（如長鏈烷烴、芳香族化合物等難降解有機物），因此檢測結果（CODMn）通常低于重鉻酸鉀法的 CODCr；

適用場景局限：更適合檢測地表水、飲用水、輕度污染的湖水 / 河水等 COD 值較低（通常 < 50mg/L）的水體，不適合工業廢水、高濃度污水等復雜場景；

試劑毒性低：相比重鉻酸鉀（有毒）、硫酸汞（劇毒掩蔽劑），高錳酸鉀試劑毒性更低，操作和廢液處理更安全簡便。

綜上，高錳酸鉀法 COD 傳感器的核心是 “利用高錳酸鉀的氧化 - 褪色特性，通過分光檢測量化氧化劑消耗，間接反映有機物含量"，其原理簡單、試劑安全，是輕度污染水體 COD 檢測的常用技術。