有机化合物理论COD的获取方法、污水COD的检测方法及污水COD的检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种有机化合物理论COD的获取方法、污水COD的检测方法及污水COD的检测装置。该获取方法将有机化合物中各元素的终产物中各元素的化合价记为各元素的终态化合价；终产物为有机化合物的完全燃烧产物，或者，终产物为有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物；将有机化合物中各元素的初始化合价记为0，计算出有机化合物中转移电子的总和Ne＝∑Ai·fi，其中Ai为有机化合物中元素i的原子摩尔数；fi为元素i的化合价变化值；根据转移电子的总和Ne，获取有机化合物的理论COD。该测定方法无需化学配平，简化了理论COD的计算过程，并适用于含金属元素的化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及理论化学领域，具体而言，涉及一种有机化合物理论COD的获取方法、污水COD的检测方法及污水COD的检测装置。
技术介绍
理论化学需氧量(COD)，亦叫理论化学耗氧量是指氧化1mol或1g(或其它质量、浓度单位)有机化合物生成稳定的无机化合物，所消耗的氧化剂相当于所需氧气的量。一般是根据化学反应方程式而求得此值。现有研究中科研人员在计算有机物理论化学需氧量时，均通过化学反应方程式和复杂的配平过程建立数学模型。上述研究过程中，在对含氮(N)和含卤有机化合物反应产物判断上违背热力学平衡理论，并且配平过程复杂、易错。同时还存在将有机物的氧化过程均使用统一用C+O2＝CO2来表示，并据此计算COD值，这会因过于简化有机化合物的氧化还原反应过程，导致通过该方法得到的COD值不准确。此外，对含有金属元素的有机化合物，如邻苯二甲酸氢钾、谷氨酸钠、EDTA二钠盐、草酸钠等，现有方法所建立的数学模型只能将其本身的盐转换成相对应的酸进行计算，再将上述酸的化学折算上述含金属有机化合物的理论。因而上述数学模型不能对含有金属有机化合物进行直接地计算。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种有机化合物理论COD的获取方法、污水COD的检测方法及污水COD的检测装置，以解决采用现有的计算理论化学的方法存在复杂且不能直接计算含金属元素的有机化合物的理论化学的问题。为了实现上述目的，本专利技术的一个方面，提供了一种有机化合物理论COD的获取方法，有机化合物中除了元素C、H、O，还包括元素N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg组成的组中的一种或多种，且元素C、H、O、N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg的摩尔数依次记为a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n；获取方法包括以下步骤：S1，将有机化合物中各元素的终产物中各元素的化合价记为各元素的终态化合价；其中，终产物为有机化合物的完全燃烧产物，或者，终产物为有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物；S2，将有机化合物中各元素的初始化合价记为0，计算出有机化合物中转移电子的总和Ne＝∑Ai·fi，其中Ai为有机化合物元素i的原子摩尔数；fi为元素i的化合价变化值；S3，根据转移电子的总和Ne，获得有机化合物的理论COD。进一步地，有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物记为有机化合物中各元素的终产物时，按照有机化合物中元素的种类，终产物中各元素的存在形态为CO2、H2O、NO3-、PO43-、SO42-、Cl-、Br2、I2、K+、Na+、Ca2+和Mg2+中的一种或多种。进一步地，将有机化合物的完全燃烧产物记为终产物时，按照有机化合物中元素的种类，终产物包括CO2、H2O、NO2、N2、P2O5、SO2、含卤阻燃剂、K2O、Na2O、CaO和MgO组成的组中的一种或多种。本专利技术另一方面提供了一种污水COD的检测方法，该检测方法包括以下步骤：根据上述有机化合物理论COD的获取方法，获得计算有机化合物的理论COD：根据上述理论COD，计算有机化合物中各官能团的理论COD’；检测污水中各物质具有的官能团的类型，根据各官能团的理论COD’，得到污水的总COD为η＝∑ηOi，其中η为污水的总COD，ηOi为污水的总COD，ηOi为污水中各物质具有的官能团摩尔数与理论COD’的乘积。进一步地，计算有机化合物中各官能团的理论COD’的步骤之后，上述检测方法还包括：根据污水中各官能团的理论COD’，计算污水中各物质所具有的官能团的理论TOC’；根据污水中各物质所具有的官能团的理论TOC’值，计算污水的总TOC为总TOC＝∑TOC’Oi，其中TOC’Oi为污水中各物质所具有的官能团的摩尔数与理论TOC’的乘积；计算污水的总COD与总TOC之间的关系参数k。本专利技术另一方面还提供一种污水COD的检测装置，该污水检测装置包括：检测模块，用于检测污水中各物质所具有的官能团类型；数据识别模块，用于将污水中各物质所具有的官能团的类型与官能团标准谱图进行比对，识别出污水中各物质所具有的官能团；数据获取模块，用于获取污水中各物质所具有的官能团的理论COD’，该理论COD’通过上述有机化合物理论COD的获取方法，得到该有机化合物的理论COD后，根据有机化合物的理论COD’计算得到的；第一运算模块，用于根据污水中各物质所具有的官能团的理论COD’，计算污水的总COD为η＝∑ηOi，其中η为污水的总COD值，ηOi为污水中各官能团的摩尔数与理论COD’的乘积。进一步地，污水检测装置还包括：第二运算模块，用于根据污水中各物质所具有的官能团的理论COD’，计算污水中各物质所具有的官能团的理论TOC’；第三运算模块，用于根据污水各物质所具有的各官能团的理论TOC’值，计算污水的总TOC值为总TOC＝∑TOC’Oi，其中TOC’Oi为污水中各物质所具有的官能团的摩尔数与理论TOC’的乘积；并用于计算污水的总COD与总TOC之间的关系参数k。应用本专利技术的技术方案，通过燃烧理论或热力学平衡理论分别规定了有机化合物的初始化合价和终态化合价。然后根据上述初始化合价和终态化合价计算出上述有机化合物转移的电子的总和，应依次计算出上述有机化合物的理论COD。通过上述方法计算上述有机化合物的理论COD值的过程，不需要通过化学配平的方式，因而方法较为方便，从而简化了理论COD的计算过程；同时由于上述方法中，对金属元素的化合价变化进行了清楚的限定，因而该方法能够很好的应用与含金属的有机化合物的理论COD的计算过程。上述检测方法有利于加快理论化学在环境管理、环境监测、环境评估、环境科研、新能源、水处理技术等领域的应用步伐，为进一步促进社会可持续发展具有重要的意义。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
部分所描述的，现有的计算理论化学需氧量的方法存在复杂且不能直接计算含金属元素的有机化合物的理论化学的问题。为了解决这一问题，本专利技术提供了一种有机化合物理论COD的获取方法，有机化合物中除了包括元素C、H、O外，还包括元素N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg组成的组中的一种或多种，且元素C、H、O、N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg的摩尔数依次记为a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n；该获取方法包括以下步骤：S1，将有机化合物中各元素的终产物中各元素的化合价记为各元素的终态化合价；其中，终产物为上述有机化合物的完全燃烧产物，或者，终产物为上述有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物；S2，将有机化合物中各元素的初始化合价记为0，计算出有机化合物中转移电子的总和Ne＝∑Ai·fi，其中Ai为有机化合物元素i的原子摩尔数；fi为元素i的化合价变化值；S3，根据转移电子的总和Ne，获得有机化合物的理论COD。本专利技术通过热力学平衡理论或燃烧理论建立有机化合物终产物模型，并以此限定有机化合物中各元素的终态化合价。将有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机化合物理论COD的获取方法，其特征在于，所述有机化合物中除了元素C、H、O以外，还包括元素N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg组成的组中的一种或多种，且所述元素C、H、O、N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg的摩尔数依次记为a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n；所述获取方法包括以下步骤：S1，将所述有机化合物中各所述元素的终产物中各所述元素的化合价记为各所述元素的终态化合价；其中，所述终产物为所述有机化合物的完全燃烧产物，或者，所述终产物为所述有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物；S2，将所述有机化合物中各所述元素的初始化合价记为0，计算出所述有机化合物中转移电子的总和Ne＝∑Ai·fi，其中Ai为所述有机化合物中元素i的原子摩尔数；fi为元素i的化合价变化值；S3，根据所述转移电子的总和Ne，获得所述有机化合物的理论COD。

【技术特征摘要】
1.一种有机化合物理论COD的获取方法，其特征在于，所述有机化合物中除了元素C、H、O以外，还包括元素N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg组成的组中的一种或多种，且所述元素C、H、O、N、P、S、Cl、Br、I、K、Na、Ca和Mg的摩尔数依次记为a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n；所述获取方法包括以下步骤：S1，将所述有机化合物中各所述元素的终产物中各所述元素的化合价记为各所述元素的终态化合价；其中，所述终产物为所述有机化合物的完全燃烧产物，或者，所述终产物为所述有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物；S2，将所述有机化合物中各所述元素的初始化合价记为0，计算出所述有机化合物中转移电子的总和Ne＝∑Ai·fi，其中Ai为所述有机化合物中元素i的原子摩尔数；fi为元素i的化合价变化值；S3，根据所述转移电子的总和Ne，获得所述有机化合物的理论COD。2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述有机化合物与过量重铬酸钾进行氧化反应后，进一步加入硫酸亚铁铵进行氧化还原反应得到的产物记为所述有机化合物中各所述元素的终产物时，按照所述有机化合物中所述元素的种类，所述终产物中各所述元素的存在形态为CO2、H2O、NO3-、PO43-、SO42-、Cl-、Br2、I2、K+、Na+、Ca2+和Mg2+中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，将所述有机化合物的完全燃烧产物记为终产物时，按照所述有机化合物中所述元素的种类，所述终产物包括CO2、H2O、NO2、N2、P2O5、SO2、含卤阻燃剂、K2O、Na2O、CaO和MgO组成的组中的一种或多种。4.一种污水COD的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：根据权利要求1至3中任一项所述的有机化合物理论COD的获取方法，获得所述有机化合物的理论COD：根据所述有机化合物的理论COD，计算所述有机化合物中各官能团的理论COD’；检测所述污水中各物质具有的官能团类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：石占崇，李永存，王飞，刘春艳，候立波，赵胤，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11