廢水與食品安全關鍵：過氧化氫H₂O₂ (雙氧水) 檢測方法與應用

雙氧水檢測
 

何謂過氧化氫（雙氧水）？ 在工業與食品中的關鍵作用

過氧化氫（Hydrogen Peroxide, H₂O₂），俗稱雙氧水，是一種強氧化劑。在水溶液中，它會緩慢分解成水和氧氣，是一種相對環保的化學品。

過氧化氫 (雙氧水) 的主要應用領域

由於其強大的氧化性、殺菌性、漂白性和防腐性，過氧化氫被廣泛應用於以下領域：

  • 環境/工業廢水處理： 作為高級氧化程序（AOPs）中的氧化劑，用於分解難以生物降解的有機污染物；或用於控制某些工業廢水中的硫化物或氰化物。

  • 食品工業與器具洗滌：

  1. 作為食品添加物中的殺菌劑，用於控制微生物、保持食品新鮮度，特別是在無菌包裝製程中。

  2. 用於食品的漂白，如麵粉、麵條、米粉等，以改善產品外觀和顏色，防止產品在室溫下久置後色澤變暗。

  • 其他應用： 紡織品漂白、紙漿漂白、電子產業清洗、醫療消毒等。

為什麼需要精準檢測過氧化氫(雙氧水)

廢水處理中的關鍵問題 — COD檢測的干擾

在許多工業廠（如化工廠、電鍍廠、食品廠等）的廢水處理流程中，經常使用過氧化氫。然而，廢水中若殘留過氧化氫，會嚴重干擾化學需氧量（COD）的標準測定結果：

  • 錯誤資訊修正： COD檢測目的是反映水中有機污染物的含量。但過氧化氫本身作為一個強還原劑，在標準COD檢測（如重鉻酸鉀法）的強氧化條件下，會被視為有機物而被氧化，導致COD測試結果被高估（虛高），無法準確反映水中實際的有機污染負荷。
  • 解決方案： 為了獲得準確的COD值，必須在進行COD測試前，先將水樣中的H₂O₂完全分解。這通常會添加特定的過氧化氫分解酵素（如過氧化氫酶）或進行其他前處理，將H2O2分解為H2O和O2（水和氧氣）。
 

食品安全法規要求 — 過氧化氫殘留的限制

根據食品添加物法規，過氧化氫雖可作為殺菌劑(雙氧水)，但在某些食品中，最終產品中必須不得殘留或有嚴格的殘留限量要求。

過氧化氫 (H₂O₂) 檢測的五大主流方法與比較

針對不同的應用場景和精準度要求，過氧化氫有多種檢測方法可供選擇：

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檢測方法 原理 優點 (應用) 缺點 (限制) 適用場景
滴定法 樣品於酸性溶液中以高錳酸鉀 (KMnO4) 溶液滴定，利用氧化還原反應計算消耗量。 精準度高，屬於經典的化學分析方法。 需精確操作，耗時較長，需專業實驗室環境。 樣品濃度高、需要精確量測的實驗室分析或法規檢測。
澱粉碘化鉀法 H2O2氧化碘化鉀 (KI) 產生碘 (I2)，碘與澱粉反應呈現藍色或藍黑色。 快速、簡單、成本低，操作直觀。 定量性差，主要用於定性或半定量（試紙顏色比對）。 現場快速篩檢、初步判斷水體中是否存在H₂O₂。
測試試劑 專門設計的化學試劑，通常基於特定的呈色反應。 方便快速，通常提供一定的定量範圍。 試劑有保存期限，批次間可能存在誤差。 現場檢測、水質監控的初級定量。
催化分解觀察法 加入少量二氧化錳 (MnO2) 或過氧化氫酶等催化劑，觀察氧氣氣泡產生。 極為簡單、快速，只需少量催化劑。 只能定性判斷是否存在H₂O₂，無法定量。 基礎教學、快速定性驗證。
吸收光譜法 (UV) 利用過氧化氫在特定紫外光 (UV) 波段的吸收特性進行監測與定量。 連續監測、自動化高、反應速度快，無需化學試劑。 易受水體中其他UV吸收物質干擾，需要考慮懸浮物的影響。 廢水處理廠的長時間、在線連續監測與自動控制。

 

廢水與製程的長期監控解決方案

對於要求長時間、連續監測過氧化氫含量的工業用戶，傳統的離線方法（如滴定法）不僅耗時，且無法即時反映水質變化，容易導致製程失控或COD數據不準確。

 
UV-700W COD 化學需氧量連續監測儀

  • 原理： 運用吸收光譜掃描法（第五點提到的UV法）原理進行COD監測與控制。

  • 優勢： 可實現無試劑、即時、連續的COD監測。在廢水監測中，能透過精確的儀器設計和演算法，有效辨識並扣除或輔助處理由過氧化氫或其他干擾物質造成的影響，從而提高數據的精準度。

  • 合規性： 這類設備通常會符合或參考環保法規公告的檢測方法（例如：水中化學需氧量檢測方法－自動監測設施法）。

 

確保精準監測的關鍵條件

為確保在線監測儀器的數據可靠性，必須注意：

  • 樣品預處理： 儘管UV法是先進的，但仍需考慮懸浮物、pH值等對光譜的干擾，因此儀器通常具備自動清洗（如雨刷）功能，並要求樣品pH值在儀器設計的穩定範圍內。

  • 正確校準： 定期且正確的校準是確保長期數據精準的基礎。


 

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