[发明专利]基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置及制作、测量方法

权利要求书

1.一种基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括纸基基底（1）、反应池（2）、疏水层（3）、显色剂（4）、透明密封膜层（5）和黑色胶膜层（6），其中，

所述的纸基基底（1）作为容纳废水COD检测的载体；所述的反应池（2）在纸基基底（1）的上侧；所述的疏水层（3）在反应池（2）的表面形成固体薄膜；所述的显色剂（4）储存在反应池（2）中；所述的透明密封膜层（5）固定于纸基基底（1）的上表面；所述的黑色胶膜层（6）固定于透明密封膜层（5）上，与透明密封膜层（5）共同构成密封避光层；所述的反应池（2）中注射废水，通过移动终端拍照，将废水的颜色输入到计算机软件 Image J 中，利用显色剂氧化废水中有机物的颜色变化特性，对于不同COD值的废水与显色剂反应所引起色值变化进行检测；所述的纸基基底（1）为直径3.0-10.0 cm和高度1.0-5.0 cm的圆柱体，包含四个反应池和两个拍照定位区；拍照定位区由一个等边三角形定位区（7）和一个圆形定位区（8）组成，等边三角形定位区（7）和圆形定位区（8）的中心对称分布在纸基基底（1）上表面的直径上，等边三角形定位区（7）边长为0.05-2.0 cm，圆形定位区（8）直径0.05-2.0 cm，等边三角形定位区（7）和圆形定位区（8）的中心均距离纸基的上表面圆心为1.0-3.0 cm。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置，其特征在于，所述的反应池（2）为半球状，直径为0.5-3.5 cm，反应池（2）的球心位于纸基基底上表面，距离纸基基底（1）上表面圆心1.0-4.5 cm。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置，其特征在于，所述的透明密封膜层（5）通过胶黏固定于纸基基底（1）的上表面；所述的黑色胶膜层（6）通过胶黏固定于透明密封膜层（5）上。

4.一种根据权利要求1所述的基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置的制作方法，其特征在于，所述的制作方法具体包括以下步骤：

S1、将设计的纸基模型导入到全彩纸基3D打印机中，打印出纸基基底（1），作为检测基底；

S2、将石蜡颗粒于65-95 ℃温度下水浴加热，均匀涂抹在反应池（2）中，放置在100-150℃的烘箱中干燥30-200 s，在反应池（2）中构建疏水层（3）；

S3、称量0.1-0.5 g高锰酸钾和0.1-1.0 g氢氧化钠加入到10-100 mL蒸馏水中，搅拌均匀后加入0.001-0.1 g脂肪醇聚氧乙烯醚，将配制的显色剂放在棕色试剂瓶中避光密封保存；

S4、使用移液枪依次将0.1-1.5 ml显色剂滴加到四个反应池中，滴加完毕后，再依次将裁切好的直径为3.0-10.0 cm的透明密封膜层（5）和黑色胶膜层（6）粘贴在纸基基底上表面，黑色胶膜层（6）位于透明密封膜层（5）之上，用于密封显色剂和避光保存；

S5、将制作完成的废水COD检测装置表面的黑色胶膜层（6）撕去，使用注射器将待测水样注射到反应池（2）中，利用碱性高锰酸钾在室温下能够氧化有机物的强氧化性，锰离子由高价态变为低价态，引起的色值变化，表征废水COD值。

5.一种根据权利要求1-3任一所述的基于3D打印纸基的便携式废水COD检测装置的测量方法，其特征在于，所述的测量方法包括以下步骤：

T1、消解废水：首先需要将纸基表面的黑色胶膜层（6）撕去，保留透明密封膜层（5），然后采用注射器抽取0.1-2.0 ml待测废水，将针头穿透透明密封膜层（5），注射到检测装置的反应池（2），反应时间为1-5 min；

T2、采集图像：利用移动终端摄像头对准检测装置的反应池拍照；

T3、处理数据：利用计算机软件提取所获得的反应池内待测废水的色值数据，根据构建的COD表征数学模型换算得到废水COD值，其中，所述的COD表征数学模型采用RGB色彩模式比色法，获取红R、绿G两个颜色通道的变化，使用废水色度R和G的差值表征废水COD值。