本發(fā)明是有關(guān)于一種化學(xué)需氧量檢測裝置，特別是一種利用二氧化鈦奈米管陣列的光催化反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)需氧量偵測的檢測裝置。

背景技術(shù)：

常用于檢測水污染的檢測標(biāo)準(zhǔn)為化學(xué)需氧量(COD)及生化需氧量(BOD)，一般而言可由化學(xué)需氧量數(shù)值來推算其生化需氧量，簡而言之，兩者原理分別為檢測氧化劑或微生物分解水中物質(zhì)所消耗之溶氧，用以指示水中有機物污染的程度。傳統(tǒng)上，檢測化學(xué)需氧量方法有回流法、滴定法、高錳酸鉀法等，上述方法操作上會加入過量的重鉻酸鉀或高錳酸鉀與樣品做氧化反應(yīng)，再以反滴定剩余的重鉻酸鉀或高錳酸鉀，回推與氧化反應(yīng)相當(dāng)?shù)男柩趿浚m其結(jié)果準(zhǔn)確度高，然而該方法仍有諸多尚未克服的缺點，例如：

(1)反應(yīng)及操作時間長，大約3至4小時。

(2)檢測過程需加入硫酸汞，會產(chǎn)生含汞廢液，造成環(huán)境二次污染。

(3)檢測時會受到諸多干擾例如：樣品pH值、氯離子、氰離子、六價鉻離子、過氧化氫、重金屬及其他毒性化學(xué)物質(zhì)，檢測時需加入其他試劑排除。

(4)水樣中溶氧若過飽和會造成誤差，因此于檢測前須調(diào)整溫度或經(jīng)由適度稀釋。

因此，傳統(tǒng)方法無法因應(yīng)工業(yè)制程生產(chǎn)及環(huán)境保護所需，因此有開發(fā)一套穩(wěn)定可靠的化學(xué)需氧量快速檢測技術(shù)的需求。

在現(xiàn)有技術(shù)中，利用光催化反應(yīng)誘發(fā)光活性工作電極可應(yīng)用于污水檢測， 其原理是以紫外線光源照射具有半導(dǎo)體特性的電極，將半導(dǎo)體表面電子由價帶(valence band)提升到導(dǎo)帶(conduction band)，使其產(chǎn)生電子、電洞型態(tài)，由于電洞具有很強的氧化作用，會使有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流流向輔助電極。在此量測反應(yīng)期間特定時間的穩(wěn)定電流，或計算反應(yīng)時間結(jié)束的總電流，得到一總電荷數(shù)，測得總電荷即為化合物分解水中氧氣的量化數(shù)據(jù)，其分析結(jié)果如下：

Q＝∫idt＝nFN＝nFVC

其中，N＝分析物穆爾數(shù)，

n＝在光電化學(xué)降解過程轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，

F＝法拉第常數(shù)，

V＝樣品體積，

C＝分析物濃度。

假設(shè)O₂的氧化表示為：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

即一個氧分子等于四個電子，推導(dǎo)上述式子可轉(zhuǎn)換為：

等效氧濃度(mole/L)＝Q/4FV

樣品的等效氧濃度可以表示為

COD(O₂的mg/L)＝(Q/4FV)x 32000

上述檢測裝置隱含著工作電極的性質(zhì)、以及電子、電洞復(fù)合程度，會決定反應(yīng)速率的效率，其中二氧化鈦因其氧化能力強、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐光腐蝕、無毒、價廉易得等優(yōu)點，廣泛被應(yīng)用于污水處理、水質(zhì)監(jiān)測、空氣凈化等領(lǐng)域，在現(xiàn)有技術(shù)中亦有以不同形態(tài)的二氧化鈦，作為檢測化學(xué)含氧量的反應(yīng)觸媒。

然而，現(xiàn)有的檢測裝置使用氙燈作為紫外線光源，為避免樣品溶液被紅外 線加熱，使用上需紅外線濾波器和光快門，操作時須先將光源打開預(yù)熱，再以光快門遮住光源，使用時再將快門打開完成實驗操作，在大量檢測流程上較為不便，而且造成檢測裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，在實際運用上，確實急需一種操作更簡便、結(jié)構(gòu)更簡化、偵測時間更短且偵測極限大的偵測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種化學(xué)需氧量檢測裝置，其偵測極限大、偵測時間短、裝置結(jié)構(gòu)簡單且操作簡便。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種化學(xué)需氧量檢測裝置，其包含三電極模塊、光源模塊、樣品槽、固定座、電化學(xué)控制與量測模塊以及分析模塊。三電極模塊可包含二氧化鈦奈米管陣列電極、輔助電極以及參考電極，二氧化鈦奈米管陣列電極的奈米管管長介于1000nm至2500nm。光源模塊與二氧化鈦奈米管陣列電極有固定間隔距離，其提供單一波長的光以激發(fā)二氧化鈦奈米管陣列電極的光催化反應(yīng)。樣品槽用于盛裝樣品。固定座設(shè)置于樣品槽周圍，用以固定三電極模塊及光源模塊以浸入樣品中。電化學(xué)控制與量測模塊可電性連接三電極模塊，用于施加穩(wěn)定電壓于二氧化鈦奈米管陣列電極，以與光源模塊對工作電極協(xié)同產(chǎn)生光電催化，并接收三電極模塊的單位時間相對應(yīng)的電流訊號。分析模塊根據(jù)電流訊號的時間對電流訊號進(jìn)行積分得到總電荷量，并依據(jù)總電荷量推算化學(xué)需氧量量測結(jié)果。

優(yōu)選地，二氧化鈦奈米管陣列電極的奈米管管長為1800nm至2300nm。

優(yōu)選地，光源模塊包括紫外線發(fā)光二極管。

優(yōu)選地，光源模塊的單一波長介于340nm至380nm。

優(yōu)選地，發(fā)光模塊的光強度介于10mW/cm²至30mW/cm²。

優(yōu)選地，光源模塊與二氧化鈦奈米管陣列電極的距離介于0.5cm至2cm。

優(yōu)選地，還包括施加穩(wěn)定電壓于二氧化鈦奈米管陣列電極的裝置，電壓介于0V至1V。

優(yōu)選地，還包括光源的電源控制與調(diào)整裝置，可用于控制光源模塊的光強度值。

優(yōu)選地，三電極模塊與光源模塊之間不包括光快門或濾光片。

優(yōu)選地，二氧化鈦奈米管陣列電極可為鈦金屬以陽極氧化法制備而成，且使用于陽極氧化法的電解液包含氟化銨或氟化氫、甘油或乙二醇。

優(yōu)選地，甘油濃度介于重量百分比30％至70％。

優(yōu)選地，樣品槽包括批次式反應(yīng)器或連續(xù)流反應(yīng)器。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，其有益效果在于，此檢測裝置不須光快門、濾光片，且開啟紫外光源時間短，檢測裝置價錢更便宜，操作上較為簡便。相較于傳統(tǒng)檢測方法，氯離子耐受性佳，克服傳統(tǒng)方法中須添加硫酸汞抑制氯離子，減少對環(huán)境之二次污染。且對于真實污水的偵測結(jié)果顯示，在使用上不需額外做背景值檢測，即偵測結(jié)果比對檢量線即化學(xué)需氧量的濃度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的第一實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量的濃度效應(yīng)圖。

圖3為本發(fā)明的第二實施例的的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的濃度效應(yīng)圖。

圖4為本發(fā)明的第三實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量的偵 測時間效應(yīng)圖。

圖5為本發(fā)明的第四實施例的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的偵測時間效應(yīng)圖。

圖6為本發(fā)明的第五實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量的氯化物效應(yīng)圖。

圖7為本發(fā)明的第六實施例的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的氯化物效應(yīng)圖。

圖8為本發(fā)明的第七實施例的化學(xué)需氧量快速檢測系統(tǒng)與密閉式重鉻酸鉀法檢測的比較圖。

在圖中，

10 三電極模塊；

11 二氧化鈦奈米管陣列電極；

12 參考電極；

13 輔助電極；

20 紫外光發(fā)光二極管；

30 固定座；

40 樣品槽；

50 電化學(xué)控制與量測模塊；

60 分析模塊。

具體實施方式

為方便貴審查員了解本發(fā)明的特征、內(nèi)容與優(yōu)點及其所能達(dá)成的功效，特將本發(fā)明配合附圖，并以實施例的表達(dá)形式詳細(xì)說明如下，而其中所使用的附 圖，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發(fā)明實施后的真實比例與精準(zhǔn)配置，故不應(yīng)就所附之圖的比例與配置關(guān)系解讀、局限本發(fā)明在實際實施上的權(quán)利范圍。

本發(fā)明所述的二氧化鈦奈米管陣列電極的制備條件如下:以金屬鈦板經(jīng)由丙酮、異丙醇以及去離子水在超音波震蕩器內(nèi)清洗各10分鐘，藉由電化學(xué)陽極氧化法制造二氧化鈦奈米管膜，將清潔好的鈦板作為陽極，白金板為陰極，浸入電解液為甘油與水重量比介于6：4至8：2，且包含重量百分比為0.3％至1％氟化銨、提供電解電壓10V至50V、溶液溫度10℃至50℃、電解時間1小時至4小時，之后以600℃燒結(jié)2小時至6小時，即得到管長約為1000nm至2500nm的二氧化鈦奈米管陣列，上述電解液的氟化銨可以氟化氫取代，甘油可使用乙二醇取代，但實施上不以此為限。

優(yōu)選地，浸入電解液為甘油與水重量比為6：4，且包含重量百分比為0.5％氟化銨、提供電解電壓30V、溶液溫度20℃、電鍍時間2小時，之后以600℃燒結(jié)3小時，即得到管長約為2100nm的二氧化鈦奈米管陣列。

經(jīng)實驗結(jié)果證實，甘油與水重量比約為6：4至8：2時，可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)完整的二氧化鈦奈米管陣列膜。而甘油與水重量比為1：9、2：8、4：6時，無結(jié)構(gòu)完整的奈米管產(chǎn)生，由于甘油與水的比例會影響離子交換速率快，以及氟離子的化學(xué)蝕刻的進(jìn)行速率，意即控制電鍍時的電流密度，為影響奈米管管長的重要因素，因此當(dāng)水含量越高時，奈米管管長則會越短或結(jié)構(gòu)不完整；當(dāng)含水量低于一定值，則無法形成奈米管。

因此，本發(fā)明的二氧化鈦奈米管陣列電極的制備的甘油濃度可介于重量百分比60％至80％，實施上可為60％、65％、70％、75％或80％。

經(jīng)由上述制備條件形成的二氧化鈦奈米管陣列電極的奈米管管長可介于 1000nm至2500nm，優(yōu)選地可介于1800nm至2300nm。意即，使用上述制備條件形成的奈米管長可為1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1700nm、1800nm、1900nm、2000nm、2100nm、2200nm、2300nm、2400nm或2500nm。

如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一種化學(xué)需氧量檢測裝置，可包含三電極模塊10、紫外光發(fā)光二極管20、固定座30、樣品槽40、電化學(xué)控制與量測模塊50以及分析模塊60。三電極模塊10可包含二氧化鈦奈米管陣列電極11、參考電極12以及輔助電極13，二氧化鈦奈米管陣列電極11的奈米管管長介于1800至2500nm。

二氧化鈦奈米管陣列電極11可藉由紫外光發(fā)光二極管20及電化學(xué)控制與量測模塊50，使其產(chǎn)生穩(wěn)定電子、電洞型態(tài)。本發(fā)明所使用的紫外光發(fā)光二極管20為單一波長的發(fā)光二極管，提供波長為365nm的光源。紫外光發(fā)光二極管20可為微型紫外線發(fā)光二極管，用于提供穩(wěn)定光強度，與二氧化鈦奈米管陣列電極11固定間距0.8cm至1.5cm，照射二氧化鈦奈米管陣列電極11面積為0.785cm²的區(qū)域。電化學(xué)控制與量測模塊50，與二氧化鈦奈米管陣列電極11電連接，用于施加電壓于二氧化鈦奈米管陣列電極11，抑制電子和電洞的復(fù)合。

相較于氙燈，使用發(fā)光二極管光源本身優(yōu)點在于啟動快、開啟后即可全強度輸出，具有開啟時間短，不須以光快門遮??；燈小、僅有數(shù)瓦節(jié)能、且單一波長不須濾光片過濾紅外光，減少檢測樣品時被紅外線加熱的疑慮，且降低檢測裝置的價格，操作上較為簡便。

二氧化鈦可接受紫外光波長范圍內(nèi)的光源的激發(fā)，進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定電子、電洞型態(tài)，因此使用的單一波長的紫外光發(fā)光二極管20的波長范圍可介于340nm至380nm的線性范圍內(nèi)，實施上可為340nm、345nm、350nm、355nm、360nm、 365nm、370nm、375nm或380nm的單一波長。

本發(fā)明使用的紫外光發(fā)光二極管20，提供光源的光強度太強或太弱皆會影響檢測效率，因此使用紫外光發(fā)光二極管20的光強度可介于10mW/cm²至30mW/cm²的線性范圍內(nèi)，實施上可為10mW/cm²、15mW/cm²、20mW/cm²、25mW/cm²或30mW/cm²。

由于二氧化鈦奈米管陣列電極11的管長或管徑不同，以及發(fā)光模塊與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離不同，會影響最終產(chǎn)生的光電流電量。在本發(fā)明的實施例中，紫外光發(fā)光二極管20與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離可介于0.5cm至2cm的線性范圍內(nèi)，實施上可為0.5cm、0.8cm、0.9cm、1.0cm、1.2cm、1.5cm或2cm。

電化學(xué)控制與量測模塊50提供給二氧化鈦奈米管陣列電極11的穩(wěn)定電壓可抑制電子和電洞的復(fù)合，提供的電壓數(shù)值可介于0V至1V，實施上可介于上述電壓范圍內(nèi)的線性范圍內(nèi)，可為0.1V、0.2V、0.3V、0.4V、0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V或1V。

實施上，發(fā)光模塊的光強度、光源模塊與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離與電化學(xué)控制與量測模塊50提供給二氧化鈦奈米管陣列電極11的穩(wěn)定電壓，可根據(jù)取得較佳線性范圍內(nèi)的檢量線進(jìn)行調(diào)整。

固定座30可為耐酸堿材質(zhì)，例如聚丙烯或鐵氟龍，固定座30可固定三電極模塊10及紫外光發(fā)光二極管20。使檢測反應(yīng)的電極為浸入式檢測裝置，此三電極模塊10與電化學(xué)控制與量測模塊50電連接，可接收三電極模塊10單位時間相對應(yīng)的電流訊號。分析模塊60，依電流訊號的時間對電流訊號進(jìn)行積分得到總電荷量，依據(jù)總電荷量推算化學(xué)需氧量數(shù)據(jù)。

實施上，本發(fā)明所述的樣品槽40可依需求變更為批次式反應(yīng)器或連續(xù)流 反應(yīng)器。

如附圖2、3所示，為本發(fā)明的第一實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量額濃度效應(yīng)圖及第二實施例的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的濃度效應(yīng)圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發(fā)光二極管20固定間距為1cm，光強度為20mW/cm2，偵測時間50秒，外加偏壓0.1V，縱坐標(biāo)為電量(mAs)，橫坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)品的理論化學(xué)需氧量濃度(mg/L)。結(jié)果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸的理論COD濃度由10至300mg/L之相關(guān)線性為0.993及0.988。

以陽極氧化法制備二氧化鈦奈米管陣列的條件，其影響因素除了施加電解電壓、電解液溫度、電解時間外，須同時控制電解液的pH值、氟離子濃度，本發(fā)明的二氧化鈦奈米管陣列的奈米管管長約為2100nm、管徑約180nm，以二氧化鈦作為光催化觸媒特性的應(yīng)用時，意味二氧化鈦奈米管陣列有較長的管長即能提供較大的反應(yīng)面積，有助于增加化學(xué)需氧量的偵測范圍。

如圖4、5所示，為本發(fā)明的第三實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量的偵測時間效應(yīng)圖及第四實施例的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的偵測時間效應(yīng)圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發(fā)光二極管20固定間距為1cm，光強度為20mW/cm²，外加偏壓0.4V，縱坐標(biāo)為電量(mAs)，橫坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)品的理論化學(xué)需氧量濃度(mg/L)。結(jié)果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸檢測時間于10至50秒，其線性關(guān)系介于0.991至0.995之間，這是因為在10秒時光電催化將有機物消耗的速率與原始化學(xué)需氧量濃度呈正比，因此在光電催化時偵測時間選用10秒即可。

現(xiàn)有的檢測裝置使用氙燈做為紫外線光源，使用上需設(shè)有紫外線濾波器和 光快門，操作時須先將光源打開預(yù)熱，再以光快門遮住光源，使用時再將快門打開完成實驗操作，如此操作流程測得于檢測時間內(nèi)，工作電極表面電洞促此反應(yīng)物氧化，而迫使原本自工作電極分離的電子移動至輔助電極產(chǎn)生電流，工作電極施以不同光催化反應(yīng)時間亦可得不同總量的總電荷，經(jīng)由可測得較佳反應(yīng)完成時間約45秒。

而本發(fā)明的檢測結(jié)果顯示，于10秒內(nèi)即可達(dá)到平衡，于之后的50秒內(nèi)偵測總電量隨著單位時間增加，意味在二氧化鈦奈米管陣列電極11上反應(yīng)時，樣品可均勻接觸電極表面，且反應(yīng)速率與原始化學(xué)需氧量濃度呈正比，在10至50秒之間不同檢測時間的正比線性，以及鄰苯二甲酸氫鉀與草酸兩種不同氧化速度的樣品的正比線性皆不受檢測時間影響，因此提供10秒反應(yīng)時間即可代表化學(xué)需氧量的濃度，檢測時間較短也可減輕樣品檢測時溶液被光源加熱，或是其他因溫度產(chǎn)生變化的疑慮。

如圖6、7所示，為本發(fā)明的第五實施例的鄰苯二甲酸氫鉀的測定理論化學(xué)需氧量的氯化物效應(yīng)圖及第六實施例的草酸的測定理論化學(xué)需氧量的氯化物效應(yīng)圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，檢測濃度為標(biāo)準(zhǔn)品的理論COD濃度為200mg/L，調(diào)至pH 6后，于標(biāo)準(zhǔn)品中加入氯化鈉以調(diào)整氯離子濃度于400至800mg/L的范圍內(nèi)，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發(fā)光二極管20固定間距為1cm，光強度為20mW/cm²，外加偏壓0.4V，偵測時間10秒，橫坐標(biāo)為氯離子濃度(mg/L)，縱坐標(biāo)為電量(mAs)，結(jié)果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸的氯離子濃度在800mg/L其積分電量偏移值達(dá)18.2％及45.2％，而600mg/L的誤差值則為4.5％及為5.5％，不論鄰苯二甲酸氫鉀或草酸，在氯離子600mg/L以下的檢測條環(huán)境下，較不易被氯離子所干擾。

氯離子是傳統(tǒng)重鉻酸鉀檢測化學(xué)需氧量中最大的干擾物質(zhì)，傳統(tǒng)方法是添加硫酸汞抑制氯離子，但是硫酸汞容易造成環(huán)境上的污染而且對于化學(xué)需氧量低且氯離子濃度較高的水樣抑制效果較差。本發(fā)明的檢測結(jié)果顯示，相較于傳統(tǒng)檢測方法其氯離子耐受性佳，可減少對環(huán)境二次污染。

如圖8所示，為本發(fā)明的第七實施例的化學(xué)需氧量快速檢測系統(tǒng)與密閉式重鉻酸鉀法檢測比較，圖中使用8種不同行業(yè)的實際廢水(鋼鐵業(yè)、表面處理業(yè)、烤漆廠、電鍍業(yè)、化學(xué)工業(yè)、造紙廠、制藥廠、食品業(yè))共15個樣品，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發(fā)光二極管20固定間距為1cm，光強度為20mW/cm²，外加偏壓0.4V，偵測時間10秒，縱坐標(biāo)為各樣品檢測所得電量(mAs)，橫坐標(biāo)為理論密閉式重鉻酸鉀法之化學(xué)需氧量檢測濃度(mg/L)。本發(fā)明的偵測范圍為偵測極限0.6mg/L至校正上限300mg/L。

表一

請同時參見表一與圖8，其結(jié)果顯示偵測真實廢水COD范圍由20至196mg/L時，所測電量可藉由化學(xué)需氧量快速檢測系統(tǒng)測得的電量與密閉式重鉻酸鉀法測得的濃度，依以下濃度校正公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換以得化學(xué)需氧量的數(shù)值：

電量(mAs)＝0.03931x重鉻酸鉀法數(shù)值(mg/L)+9.12911

使用本發(fā)明的化學(xué)需氧量快速檢測系統(tǒng)，可依照上述檢測真實廢水的化學(xué)需氧量濃度推算濃度檢量線，再與盲樣水樣品檢測電量進(jìn)行換算以得實際的COD數(shù)值，其濃度檢量線具有良好的線性關(guān)系(R²＝0.997)，因此適用于放流水、制程水、公用水的檢測。

傳統(tǒng)重鉻酸鉀法需加過量重鉻酸鉀與有機物完全反應(yīng)，再加入硫酸亞鐵銨還原剩下的重鉻酸鉀求得COD數(shù)據(jù)。本發(fā)明，在使用上以純水做背景值檢測，其電流大小不到0.1％，較小的背景值亦可減少噪聲訊號，在使用上不需考慮背 景值影響，即偵測結(jié)果可直接對應(yīng)化學(xué)需氧量的濃度；再者，檢測訊號不受背景值影響，亦使本發(fā)明可在較短檢測時間內(nèi)仍可檢測有明顯電流訊號。

本發(fā)明的偵測真實廢水的偵測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)測得電流積分需減去背景值，與重鉻酸鉀法測得數(shù)據(jù)的線性關(guān)系為0.973，本發(fā)明的真實廢水偵測范圍亦較廣。以光電催化的偵測原理推論，此結(jié)果為調(diào)整光強度、電壓與二氧化鈦奈米管陣列電極11的管長協(xié)同作用的結(jié)果。

綜合以上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相較之下，亦具有以下優(yōu)勢：

在現(xiàn)有技術(shù)中，使用藥劑包反應(yīng)呈色的快速檢測法，常遭遇反應(yīng)不完全或雜離子干擾，嚴(yán)重影響檢測結(jié)果。

在現(xiàn)有技術(shù)中，亦有添加藥劑包進(jìn)行加熱反應(yīng)，再使用分光計比色之檢測法，但與標(biāo)準(zhǔn)檢測的重鉻酸鉀回流加熱法一樣耗時，且在定量加入藥劑后進(jìn)行比色，較終點滴定的定量準(zhǔn)確度低；與本發(fā)明相較之下耗時數(shù)百倍，且準(zhǔn)確度較低。

現(xiàn)有技術(shù)中，亦有采多波長比色的連續(xù)監(jiān)測法，但易受雜離子干擾，且鏡頭與光徑易受廢水中黏稠物沾污而失效。

在現(xiàn)有技術(shù)中，亦有組合定量幫浦、多向切換閥與亮度計的重鉻酸鉀法自動連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，但定量幫浦與多向切換閥易受廢水中黏稠物堵塞而失效，且若采回流加熱一樣耗時長。

本發(fā)明的光電催化電極表面為氧化有機物，具自潔能力，廢水中物質(zhì)不會黏稠在電極，影響檢測結(jié)果，經(jīng)連續(xù)30天900個標(biāo)準(zhǔn)品檢測的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.9％，電極表面結(jié)構(gòu)無變化與損壞。

本發(fā)明采用的光電催化技術(shù)為高級氧化法，產(chǎn)生的氫氧自由基的還原電位高達(dá)2.80伏特，僅次于氟離子的3.06伏特，遠(yuǎn)高于臭氧、雙氧水、氯的2.07、 1.77、1.36伏特，具極高的氧化能力，可氧化廢水中絕大多數(shù)有機物。

在現(xiàn)有技術(shù)中，使用光催化法檢測廢水樣品的光電流值對應(yīng)化學(xué)需氧量，但受制于光催化產(chǎn)生的電子電洞對易復(fù)合，及所采用的較低比表面積的光觸媒奈米粒子膜片，使光催化的光量子效率偏低。廢水中若有不易氧化的成分，隨低、中、高濃度廢水，氫氧自由基氧化力雖夠，但氫氧自由基濃度不足，其光電流值易在中、高化學(xué)需氧量濃度時趨于定值，無法形成線性檢量線。

本發(fā)明采用的光電催化，利用低偏壓將光催化產(chǎn)生的電子電洞對在復(fù)合前分離，且其奈米管結(jié)構(gòu)的高總表面積，使氫氧自由基高效率地產(chǎn)生，維持高氧化能力與氧化量。縱使廢水中有不易氧化的成分，所產(chǎn)生的高濃度氫氧自由基，仍可使其光電量值隨低、中、高化學(xué)需氧量濃度，形成線性檢量線。

本發(fā)明采用發(fā)光二極管光源作為光催化的能量來源，優(yōu)點在于啟動快、開啟后即可全強度輸出，因其開啟時間短，使用時不須以光快門遮住；燈小、僅有數(shù)瓦節(jié)能、且具單一波長不須濾光片過濾紅外光，可減少檢測樣品時被紅外線加熱的疑慮，且降低檢測裝置的價格，操作上較為簡便。

本發(fā)明的優(yōu)點、特征以及達(dá)到的技術(shù)方法將參照示例性實施例及所附圖式進(jìn)行更詳細(xì)地描述而更容易理解，且本發(fā)明或可以不同形式來實現(xiàn)，故不應(yīng)被理解僅限于此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達(dá)本發(fā)明的范疇，且本發(fā)明將僅為所附加的申請專利范圍所定義。

以上所述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。