TWI512288B - 化學需氧量檢測裝置 - Google Patents

Description

化學需氧量檢測裝置

下列敘述是有關於一種化學需氧量檢測裝置，特別是一種利用二氧化鈦奈米管陣列之光電催化反應，進行化學需氧量偵測之檢測裝置。

常用於檢測水汙染的檢測標準為化學需氧量(COD)及生化需氧量(BOD)，一般而言可由化學需氧量數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所消耗之溶氧，用以指示水中有機物污染的程度。傳統上，檢測化學需氧量方法有迴流法、滴定法、高錳酸鉀法等，上述方法操作上會加入過量之重鉻酸鉀或高錳酸鉀與樣品做氧化反應，再以反滴定剩餘的重鉻酸鉀或高錳酸鉀，回推與氧化反應相當的需氧量，雖其結果準確度高，然而該方法仍有諸多尚未克服之缺點，例如：

(1)反應及操作時間長，大約3~4小時。

(2)檢測過程需加入硫酸汞，會產生含汞廢液，造成環境二次汙染。

(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物質，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，因此於檢測前須調整溫度或經由適度稀釋。

因此，傳統方法無法因應工業製程生產及環境保護所需，因此有開發一套穩定可靠的化學需氧量快速檢測技術的需求。

在習知技術中，有利用光催化反應誘發光活性工作電極可應用於汙水檢測，其原理係為以紫外線光源照射具有半導體特性之電極，將半導體表面電子由價帶(valence band)提升到導帶(conduction band)，使其產生電子、電洞型態，由於電洞具有很強的氧化作用，會使有機物發生化學反應產生電流流向輔助電極。於此量測反應期間特定時間的穩定電流，或計算反應時間結束之總電流，得到一總電荷數，測得總電荷即為化合物分解水中氧氣之量化數據，其分析結果如下：Q=∫ idt=nFN=nFVC

其中，N=分析物莫爾數，n=在光電化學降解過程轉移的電子數，F=法拉第常數，V=樣品體積，C=分析物濃度。

假設O₂的氧化表示為：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

即一個氧分子等於四個電子，推導上述式子可轉換為：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、以及電子、電洞復合程度， 會決定反應速率的效率，其中二氧化鈦因其氧化能力強、化學穩定性好、耐光腐蝕、無毒、價廉易得等優點，廣泛被應用於污水處理、水質監測、空氣淨化等領域，於習知之技藝中亦有以不同形態之二氧化鈦，做為檢測化學含氧量之反應觸媒。

然而，習知的檢測裝置使用氙燈做為紫外線光源，為避免樣品溶液被紅外線加熱，使用上需一紅外線濾波器和光快門，操作時須先將光源打開預熱，再以光快門遮住光源，使用時再將快門打開完成實驗操作，於大量檢測流程上較為不便，而且造成檢測裝置之結構複雜。因此，於實際運用上，確實急需一種操作更簡便、結構更簡化、偵測時間更短且偵測極限大之偵測裝置。

有鑑於上述習知之問題，本發明係提出一種化學需氧量檢測裝置，提供一種偵測極限較大、偵測時間較短、裝置結構較簡化且於操作上較簡便之裝置。

基於上述目的，本發明係提供一種化學需氧量檢測裝置，其包含三電極模組、光源模組、樣品槽、固定座、電化學控制與量測模組以及分析模組。三電極模組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之奈米管管長係介於1000nm至2500nm。光源模組與二氧化鈦奈米管陣列電極有固定間隔距離，係提供單一波長之光以激發二氧化鈦奈米管陣列電極之光催化反應。樣品槽用於盛裝樣品。固定座設置於樣品槽周圍，用以固定三電極模組及光源模組以浸入樣品中。電化學控制與量測模組可電性連接三電極模組，用於施加穩定電壓於二氧化鈦奈米管陣列電極，以與光源模組對工作電極協同產生光電催化，並接收三電極模組之單位時間相對應之電流訊號。分析模組係依電流訊號之時間對電流訊號進行積分得到總電荷量，並依據總電荷量推算化學需氧量量測結果。

較佳地，二氧化鈦奈米管陣列電極之奈米管管長可約為1800nm至2300nm。

較佳地，光源模組可包含紫外線發光二極體。

較佳地，光源模組的單一波長係介於340nm至380nm。

較佳地，發光模組之光強度係介於10mW/cm²至30mW/cm²。

較佳地，光源模組與二氧化鈦奈米管陣列電極距離係介於0.5cm至2cm。

較佳地，本發明之化學需氧量檢測裝置更包含施加穩定電壓於二氧化鈦奈米管陣列電極之裝置，電壓係介於0V至1V。

較佳地，本發明之化學需氧量檢測裝置更包含光源之電源控制與調整裝置，可用於控制光源模組之光強度值。

較佳地，二氧化鈦奈米管陣列電極可為鈦金屬以陽極氧化法製備而成，且使用於陽極氧化法之電解液可包含氟化銨、氟化氫、甘油或乙二醇。

較佳地，甘油濃度係介於重量百分比30%至70%。

較佳地，樣品槽可包含批次式反應器或連續流反應器。

本發明優於先前技術之特點在於，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。相較於傳統檢測方法，氯離子耐受性佳，克服傳統方法中須添加硫酸汞抑制氯離子，減少對環境之二次汙染。且對於真實汙水之偵測結果顯示，於使用上不需額外做背景值檢測，即偵測結果比對檢量線即化學需氧量之濃度。

10‧‧‧三電極模組

11‧‧‧二氧化鈦奈米管陣列電極

12‧‧‧參考電極

13‧‧‧輔助電極

20‧‧‧紫外光發光二極體

30‧‧‧固定座

40‧‧‧樣品槽

50‧‧‧電化學控制與量測模組

60‧‧‧分析模組

第1圖係為本發明之化學需氧量檢測裝置之示意圖。

第2圖係為本發明之第一實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之濃度效應圖。

第3圖係為本發明之第二實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之濃度效應圖。

第4圖係為本發明之第三實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之偵測時間效應圖。

第5圖係為本發明之第四實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之偵測時間效應圖。

第6圖係為本發明之第五實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之氯化物效應圖。

第7圖係為本發明之第六實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之氯化物效應圖。

第8圖係為本發明之第七實驗例之化學需氧量快速檢測系統與密閉式重鉻酸鉀法檢測之比較圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於 實際實施上的權利範圍。

本發明之二氧化鈦奈米管陣列電極之製備條件如下：以金屬鈦板經由丙酮、異丙醇以及去離子水在超音波震盪器內清洗各10分鐘，藉由電化學陽極氧化法製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於6：4至8：2且包含重量百分比為0.3%~1%氟化銨、提供電解電壓10V~50V、溶液溫度10℃~50℃、電解時間1小時~4小時，之後以600℃燒結2小時~6小時，即得到管長約為1000nm~2500nm之二氧化鈦奈米管陣列，上述電解液之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。

較佳地，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，之後以600℃燒結3小時，即得到管長約為2100nm之二氧化鈦奈米管陣列。

經實驗結果證實，甘油與水重量比約為6：4至8：2時，可以產生結構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，無結構完整之奈米管產生，由於甘油與水的比例會影響離子交換速率快，以及氟離子的化學蝕刻的進行速率，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，因此當水含量越高時，奈米管管長則會越短或結構不完整；當含水量低於一定值，則無法形成奈米管。

因此，本發明之二氧化鈦奈米管陣列電極之製備之甘油濃度可介於重量百分比30%至70%，實施上可為40%、50%或60%。

經由上述製備條件形成的二氧化鈦奈米管陣列電極之奈米管管長可介於為1000nm~2500nm，較佳地可介於1800nm至2300nm。意即，使用上述製備條件形成的奈米管長可約為1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1700nm、1800nm、1900nm、2000nm、2100nm、2200nm、2300nm、2400nm 或2500nm。

請參見第1圖，係為本發明之化學需氧量檢測裝置之示意圖。圖中一種化學需氧量檢測裝置，可包含三電極模組10、紫外光發光二極體20、固定座30、樣品槽40、電化學控制與量測模組50以及分析模組60。三電極模組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之奈米管管長係介於1800~2500nm。

二氧化鈦奈米管陣列電極11可藉由紫外光發光二極體20及電化學控制與量測模組50，使其產生穩定電子、電洞型態。本發明所使用之紫外光發光二極體20為單一波長之發光二極體，提供波長為365nm之光源。紫外光發光二極體20可為微型紫外線發光二極體，用於提供穩定光強度，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的區域。電化學控制與量測模組50，可電性連接二氧化鈦奈米管陣列電極11，用於施加電壓於二氧化鈦奈米管陣列電極11，抑制電子和電洞的復合。

相較於氙燈，使用發光二極體光源本身優點在於啟動快、開啟後即可全強度輸出，具有開啟時間短，不須以光快門遮住；燈小、僅有數瓦節能、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之疑慮，且降低檢測裝置之價格，操作上較為簡便。

二氧化鈦可接受紫外光波長範圍內的光源的激發，進而產生穩定電子、電洞型態，因此使用的單一波長之紫外光發光二極體20的波長範圍可介於340nm至380nm之線性範圍內，實施上可為340nm、345nm、350nm、355nm、360nm、365nm、370nm、375nm或380nm之單一波長。

本發明使用之紫外光發光二極體20，提供光源的光強度太強或太弱皆會影響檢測效率，因此使用紫外光發光二極體20的光強度可介於10 mW/cm²至30mW/cm²之線性範圍內，實施上可為10mW/cm²、15mW/cm²、20mW/cm²、25mW/cm²或30mW/cm²。

由於二氧化鈦奈米管陣列電極11的管長或管徑不同，以及發光模組與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離不同，會影響最終產生的光電流電量。於本發明之實驗例中，紫外光發光二極體20與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離可介於0.5cm至2cm之線性範圍內，實施上可為0.5cm、0.8cm、0.9cm、1.0cm、1.2cm、1.5cm或2cm。

電化學控制與量測模組50提供給予二氧化鈦奈米管陣列電極11的穩定電壓可抑制電子和電洞的復合，提供的電壓數值可介於0V至1V，實施上可介於上述電壓範圍內之線性範圍內，可包含0.1V、0.2V、0.3V、0.4V、0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V或1V。

實施上，發光模組之光強度、光源模組與二氧化鈦奈米管陣列電極11的距離與電化學控制與量測模組50提供給二氧化鈦奈米管陣列電極11的穩定電壓，可根據取得較佳線性範圍內之檢量線進行調整。

固定座30可為耐酸鹼材質，例如聚丙烯或鐵氟龍，固定座30可固定三電極模組10及紫外光發光二極體20。使檢測反應之電極為一浸入式檢測裝置，此三電極模組10電性連接電化學控制與量測模組50，可接收三電極模組10單位時間相對應之電流訊號。分析模組60，依電流訊號之時間對電流訊號進行積分得到總電荷量，依據總電荷量推算化學需氧量數據。

實施上，本發明之化學需氧量檢測裝置之樣品槽40可依需求變更為批次式反應器或連續流反應器。

請參見第2圖及第3圖，係為本發明之第一實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之濃度效應圖及第二實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之濃度效應圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標準品，檢測條 件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發光二極體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，縱座標為電量(mAs)，橫坐標為標準品之理論化學需氧量濃度(mg/L)。結果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸之理論COD濃度由10~300mg/L之相關線性為0.993及0.988。

以陽極氧化法製備二氧化鈦奈米管陣列之條件，其影響因素除了施加電解電壓、電解液溫度、電解時間外，須同時控制電解液之pH值、氟離子濃度，本發明之二氧化鈦奈米管陣列之奈米管管長約為2100nm、管徑約180nm，以二氧化鈦作為光催化觸媒特性之應用時，意味二氧化鈦奈米管陣列有較長之管長即能提供較大的反應面積，有助於增加化學需氧量之偵測範圍。

請參見第4圖及第5圖，係為本發明之第三實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之偵測時間效應圖及第四實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之偵測時間效應圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標準品，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發光二極體20固定間距為1cm，光強度為20mW/cm²，外加偏壓0.4V，縱座標為電量(mAs)，橫坐標為標準品之理論化學需氧量濃度(mg/L)。結果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸檢測時間於10~50秒，其線性關係介於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之速率與原始化學需氧量濃度呈正比，因此在光電催化時偵測時間選用10秒即可。

習知的檢測裝置使用氙燈做為紫外線光源，使用上需設有紫外線濾波器和光快門，操作時須先將光源打開預熱，再以光快門遮住光源，使用時再將快門打開完成實驗操作，如此操作流程測得於檢測時間內，工作電極表面電洞促此反應物氧化，而迫使原本自工作電極分離的電子移動至輔助電極產生電流，工作電極施以不同光催化反應時間亦可得不同總量之總電荷，經由可測得較佳反應完成時間約45秒。

而本發明之檢測結果顯示，於10秒內即可達到平衡，於之後的50秒內偵測總電量隨著單位時間增加，意味於二氧化鈦奈米管陣列電極11上反應時，樣品可均勻接觸電極表面，且反應速率與原始化學需氧量濃度呈正比，在10~50秒之間不同檢測時間之正比線性，以及鄰苯二甲酸氫鉀與草酸兩種不同氧化速度的樣品之正比線性皆不受檢測時間影響，因此提供10秒反應時間即可代表化學需氧量之濃度，檢測時間較短也可減輕樣品檢測時溶液被光源加熱，或是其他因溫度產生變化之疑慮。

請參見第6圖及第7圖，係為本發明之第五實驗例之鄰苯二甲酸氫鉀之測定理論化學需氧量之氯化物效應圖及第六實驗例之草酸之測定理論化學需氧量之氯化物效應圖。圖中使用鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸作為標準品，檢測濃度為標準品之理論COD濃度為200mg/L，調至pH6後，於標準品中加入氯化鈉以調整氯離子濃度於400~800mg/L的範圍內，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發光二極體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，橫坐標為氯離子濃度(mg/L)，縱座標為電量(mAs)，結果顯示檢測鄰苯二甲酸氫鉀以及草酸之氯離子濃度在800mg/L其積分電量偏移值達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以下的檢測條環境下，較不易被氯離子所干擾。

氯離子是傳統重鉻酸鉀檢測化學需氧量中最大的干擾物質，傳統方法是添加硫酸汞抑制氯離子，但是硫酸汞容易造成環境上的污染而且對於化學需氧量低且氯離子濃度較高的水樣抑制效果較差。本發明之化學需氧量檢測裝置之檢測結果顯示，相較於傳統檢測方法其氯離子耐受性佳，可減少對環境二次汙染。

請參見第8圖，係為本發明之第七實驗例之化學需氧量快速檢測 系統與密閉式重鉻酸鉀法檢測比較，圖中使用8種不同行業之實際廢水(鋼鐵業、表面處理業、烤漆廠、電鍍業、化學工業、造紙廠、製藥廠、食品業)共15個樣品，檢測條件為二氧化鈦奈米管陣列電極11與紫外光發光二極體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，縱座標為各樣品檢測所得電量(mAs)，橫坐標為理論密閉式重鉻酸鉀法之化學需氧量檢測濃度(mg/L)。本發明之化學需氧量檢測裝置之偵測範圍為偵測極限0.6mg/L至校正上限300mg/L。

請同時參見表一與第8圖，其結果顯示偵測真實廢水COD範圍由20~196mg/L時，所測電量可藉由化學需氧量快速檢測系統測得之電量與密閉式重鉻酸鉀法測得之濃度，依以下濃度校正公式進行轉換以得化學需氧量之數值： 電量(mAs)=0.03931 x重鉻酸鉀法數值(mg/L)+9.12911

使用本發明之化學需氧量快速檢測系統，可依照上述檢測真實廢水之化學需氧量濃度推算濃度檢量線，再與盲樣水樣品檢測電量進行換算以得實際的COD數值，其濃度檢量線具有良好的線性關係(R²=0.997)，因此適用於放流水、製程水、公用水的檢測。

於傳統重鉻酸鉀法需加過量重鉻酸鉀與有機物完全反應，再加入硫酸亞鐵銨還原剩下的重鉻酸鉀求得COD數據。於本發明之化學需氧量檢測裝置，於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雜訊訊號，於使用上不需考慮背景值影響，即偵測結果可直接對應化學需氧量之濃度；再者，檢測訊號不受背景值影響，亦使本發明裝置可於較短檢測時間內仍可檢測有明顯電流訊號。

本發明之偵測真實廢水之偵測結果與習知技術相比，習知技術測得電流積分需減去背景值，與重鉻酸鉀法測得數據之線性關係為0.973，本發明之真實廢水偵測範圍亦較廣。以光電催化之偵測原理推論，此結果為調整光強度、電壓與二氧化鈦奈米管陣列電極11之管長協同作用之結果。

綜合以上所述，本發明之化學需氧量快速檢測系統與習知技術相較之下，亦具有以下優勢：在習知技術中，使用藥劑包反應呈色的快速檢測法，常遭遇反應不完全或雜離子干擾，嚴重影響檢測結果。

在習知技術中，亦有添加藥劑包進行加熱反應，再使用分光計比色之檢測法，但與標準檢測之重鉻酸鉀迴流加熱法一樣耗時，且於定量加入藥劑後進行比色，較終點滴定之定量準確度低；與本發明相較之下耗時數百倍，且準確度較低。

習知技術中，亦有採多波長比色之連續監測法，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。

在習知技術中，亦有組合定量幫浦、多向切換閥與光度計之重鉻酸鉀法自動連續監測設備，但定量幫浦與多向切換閥易受廢水中黏稠物堵塞而失效，且若採迴流加熱一樣耗時長。

本發明之光電催化電極表面為氧化有機物，具自潔能力，廢水中物質不會黏稠在電極，影響檢測結果，經連續30天900個標準品檢測之相對標準偏差為0.9%，電極表面結構無變化與損壞。

本發明採用之光電催化技術為高級氧化法，產生之氫氧自由基的還原電位高達2.80伏特，僅次於氟離子的3.06伏特，遠高於臭氧、雙氧水、氯之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有機物。

在習知技術中，使用光催化法檢測廢水樣品的光電流值對應化學需氧量，但受制於光催化產生的電子電洞對易復合，及所採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、高化學需氧量濃度時趨於定值，無法形成線性檢量線。

本發明採用之光電催化，利用低偏壓將光催化產生的電子電洞對在復合前分離，且其奈米管結構的高總表面積，使氫氧自由基高效率地產生，維持高氧化能力與氧化量。縱使廢水中有不易氧化的成分，所產生的高濃度氫氧自由基，仍可使其光電量值隨低、中、高化學需氧量濃度，形成線性檢量線。

本發明採用發光二極體光源作為光催化的能量來源，優點在於啟動快、開啟後即可全強度輸出，因其開啟時間短，使用時不須以光快門遮住；燈小、僅有數瓦節能、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之疑慮，且降低檢測裝置之價格，操作上較為簡便。

本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領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本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10‧‧‧三電極模組

11‧‧‧二氧化鈦奈米管陣列電極

12‧‧‧參考電極

13‧‧‧輔助電極

20‧‧‧紫外光發光二極體

30‧‧‧固定座

40‧‧‧樣品槽

50‧‧‧電化學控制與量測模組

60‧‧‧分析模組

Claims (10)

1. 一種化學需氧量檢測裝置，其包含：一三電極模組，係包含一二氧化鈦奈米管陣列電極、一輔助電極以及一參考電極，該二氧化鈦奈米管陣列電極之一奈米管管長係介於1000nm至2500nm；一光源模組，與該二氧化鈦奈米管陣列電極間隔一距離，係提供一單一波長之光源以激發該二氧化鈦奈米管陣列電極之光催化反應；一樣品槽，係用於盛裝一樣品；一固定座，係設置於該樣品槽周圍，該固定座係固定該三電極模組及該光源模組以浸入該樣品中；一電化學控制與量測模組，係電性連接該三電極模組，係用於施加一電壓於該二氧化鈦奈米管陣列電極，以接收該三電極模組之一單位時間相對應之一電流訊號；以及一分析模組，係電性連接該電化學控制與量測模組，係依該電流訊號之時間對該電流訊號進行積分得到一總電荷量，並依據該總電荷量推算一化學需氧量量測結果；其中，該光源模組係為紫外光發光模組，該電壓係介於0V至1V。
2. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該光源模組係為一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該光源模組之該單一波長係介於340nm至380nm。
4. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，更包含一光源之電源控制與調整裝置，係用於控制該光源模組之光強度數值。
5. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該奈米管管長係介於1800nm至2300nm。
6. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該光源模組之光強度係介於10mW/cm²至30mW/cm²。
7. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該距離係介於0.5cm至2cm。
8. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該二氧化鈦奈米管陣列電極係為鈦金屬以陽極氧化法製備而成，且使用於陽極氧化法之一電解液包含一氟化銨、一氟化氫、一甘油或一乙二醇。
9. 如申請專利範圍第8項之化學需氧量檢測裝置，其中該甘油濃度係介於重量百分比30%至70%。
10. 如申請專利範圍第1項之化學需氧量檢測裝置，其中該樣品槽係包含一批次式反應器或一連續流反應器。