電極法在線(xiàn) COD 監(jiān)測(cè)儀的核心原理是通過(guò)特定工作電極與輔助電極組成的電化學(xué)系統(tǒng)，將水樣中可氧化的有機(jī)物（或還原性物質(zhì)）在電極表面發(fā)生的氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可定量的電信號(hào)（如電流、電位），再結(jié)合校準(zhǔn)曲線(xiàn)或理論公式推算出 COD（化學(xué)需氧量）數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體 COD 的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)。其工作原理可拆解為 “預(yù)處理 - 電化學(xué)反應(yīng) - 信號(hào)轉(zhuǎn)換 - 數(shù)據(jù)計(jì)算" 四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體如下：

一、核心前提：水樣預(yù)處理（消除干擾）

由于實(shí)際水體中可能存在懸浮物、氯離子、硫化物等干擾物質(zhì)（會(huì)影響電極反應(yīng)或電信號(hào)準(zhǔn)確性），儀器需先對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，確保后續(xù)電化學(xué)反應(yīng)僅針對(duì) “貢獻(xiàn) COD 的有機(jī)物"：

過(guò)濾：通過(guò)濾網(wǎng)（通常 5-20μm）去除水樣中的懸浮物、泥沙等固體雜質(zhì)，避免堵塞電極或覆蓋電極表面，影響反應(yīng)效率。

除氯 / 除干擾離子：部分儀器會(huì)加入特定試劑（如銀鹽，與氯離子生成氯化銀沉淀）或通過(guò)離子交換樹(shù)脂，降低高濃度氯離子（如海水、工業(yè)廢水）對(duì)氧化反應(yīng)的干擾（氯離子易在陽(yáng)極被氧化，導(dǎo)致 COD 測(cè)量值偏高）。

溫度 /pH 調(diào)節(jié)：多數(shù)電化學(xué)反應(yīng)對(duì)溫度、pH 敏感，儀器會(huì)通過(guò)恒溫模塊（將水樣溫度穩(wěn)定在 25℃±2℃）或緩沖試劑調(diào)節(jié)，確保反應(yīng)在最佳條件下進(jìn)行，減少環(huán)境因素對(duì)結(jié)果的影響。

二、核心環(huán)節(jié)：電化學(xué)氧化反應(yīng)（有機(jī)物→電信號(hào)）

預(yù)處理后的水樣進(jìn)入電化學(xué)檢測(cè)池，檢測(cè)池內(nèi)通常包含 3 類(lèi)電極（工作電極、輔助電極、參比電極），三者協(xié)同完成有機(jī)物的氧化與電信號(hào)采集，主流技術(shù)路線(xiàn)分為 “庫(kù)侖法" 和 “伏安法" 兩類(lèi)，其中庫(kù)侖法應(yīng)用醉廣泛：

1. 主流原理：庫(kù)侖法（電流 - 電量定量）

庫(kù)侖法的核心是 “法拉第電解定律"—— 電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量，與通過(guò)電極的電量（電流 × 時(shí)間）成正比。具體過(guò)程如下：

電極系統(tǒng)分工：

工作電極（陽(yáng)極）：通常為惰性材料（如鉑、金、二氧化鉛），作為氧化反應(yīng)的 “載體"。水樣中的還原性有機(jī)物（如烴類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)酸等）在陽(yáng)極表面被強(qiáng)制氧化，生成 CO?、H?O 等產(chǎn)物（例如：C?H??O? + 6H?O → 6CO?↑ + 24H? + 24e?）。

輔助電極（陰極）：與工作電極形成回路，接收工作電極產(chǎn)生的電子，發(fā)生還原反應(yīng)（如 2H? + 2e? → H?↑，或 O? + 4H? + 4e? → 2H?O），確保電路導(dǎo)通。

參比電極（如甘汞電極、銀 - 氯化銀電極）：提供穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電位，用于監(jiān)測(cè)工作電極的電位變化，避免因電位波動(dòng)導(dǎo)致氧化反應(yīng) “過(guò)度" 或 “不足"，保證反應(yīng)特異性。

電量采集與計(jì)算：儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解過(guò)程中通過(guò)工作電極的電流（瞬時(shí)電流），并對(duì)電流隨時(shí)間的變化進(jìn)行積分，得到總電量（Q）。根據(jù)法拉第定律，結(jié)合有機(jī)物氧化的電子轉(zhuǎn)移數(shù)（通過(guò)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)確定），即可推算出水中有機(jī)物的總量，最終換算為 COD 值（單位：mg/L，以 O?計(jì)）。

2. 補(bǔ)充原理：伏安法（電位 - 電流定量）

伏安法通過(guò)掃描工作電極的電位，記錄不同電位下的電流響應(yīng)（即 “伏安曲線(xiàn)"），利用曲線(xiàn)特征（如峰電流、峰面積）定量有機(jī)物濃度：

過(guò)程：儀器逐漸升高工作電極的電位，當(dāng)電位達(dá)到某一值時(shí)，水樣中的有機(jī)物開(kāi)始在電極表面快速氧化，電流隨之急劇上升（形成 “氧化峰"）；當(dāng)有機(jī)物幾乎被玩全氧化后，電流趨于穩(wěn)定。

定量：氧化峰的峰電流強(qiáng)度或峰面積與水樣中有機(jī)物的濃度（即 COD 貢獻(xiàn)值）呈線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)預(yù)先繪制的 “濃度 - 峰電流 / 峰面積" 校準(zhǔn)曲線(xiàn)，即可反推出 COD 數(shù)值。

三、信號(hào)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸出

電信號(hào)轉(zhuǎn)換：電極產(chǎn)生的微弱電流（通常為微安級(jí) μA）或電位信號(hào)，通過(guò)儀器內(nèi)部的 “信號(hào)放大器" 和 “模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）"，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

數(shù)據(jù)計(jì)算與校準(zhǔn)：儀器內(nèi)置的處理器根據(jù)數(shù)字信號(hào)，結(jié)合上述電化學(xué)原理（庫(kù)侖法的電量公式、伏安法的校準(zhǔn)曲線(xiàn)），自動(dòng)計(jì)算出實(shí)時(shí) COD 值；同時(shí)，儀器會(huì)定期自動(dòng)用 “標(biāo)準(zhǔn) COD 溶液"（如鄰苯二甲酸氫鉀溶液）進(jìn)行校準(zhǔn)，修正電極老化、試劑消耗等帶來(lái)的誤差，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

實(shí)時(shí)輸出：最終 COD 數(shù)據(jù)可通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)顯示，或通過(guò) RS485、4G 等通訊接口傳輸至監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與超標(biāo)報(bào)警。

關(guān)鍵特點(diǎn)總結(jié)

電極法在線(xiàn) COD 監(jiān)測(cè)儀的原理本質(zhì)是 “用電化學(xué)信號(hào)替代傳統(tǒng)重鉻酸鉀法的化學(xué)滴定"，核心優(yōu)勢(shì)是無(wú)需頻繁添加大量化學(xué)試劑（僅預(yù)處理階段需少量試劑）、反應(yīng)速度快（單次檢測(cè)通常 <30 分鐘），因此適合連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；但需注意：其測(cè)量對(duì)象是 “可在電極表面氧化的有機(jī)物"，對(duì)部分難氧化有機(jī)物（如長(zhǎng)鏈烷烴、芳香族化合物）的響應(yīng)較弱，因此需根據(jù)監(jiān)測(cè)水體類(lèi)型（如生活污水、工業(yè)廢水）選擇適配的電極材料和反應(yīng)條件。