水質COD測定主要基于氧化還原反應原理。在一定條件下，用重鉻酸鉀等氧化劑將水中的有機物氧化成二氧化碳和水，通過消耗氧化劑的量計算出有機物的量。常用的氧化劑有重鉻酸鉀和高錳(meng)酸鉀等。在酸性條件下，重鉻酸鉀具有強氧化性，能夠氧化大部分有機物。通過測定反應前后氧化劑的消耗量，可以計算出水樣中的COD值。
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