用于從液體樣本中除去氯化物的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于從尤其是包含揮發(fā)性的有機(jī)化合物的液體樣本中除去氯化 物的設(shè)備和方法W及用于確定液體樣本的化學(xué)需氧量的分析儀器和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)需氧量，縮寫CSB(英語：chemicalO巧gendemand,COD)是作為氧氣當(dāng)量表 示的在規(guī)定措施的反應(yīng)條件下被在一定的體積的液體樣本中所含的可氧化的雜質(zhì)所消耗 的化學(xué)化合物的，通常是強(qiáng)氧化劑（例如高儘酸鐘或重銘酸鐘）的量。CSB是用于尤其是通 過有機(jī)污染物對(duì)來自于水凈化和水處理過程的流動(dòng)水和水樣本的污染度分等級(jí)的重要參 數(shù)。
[0003] 用于確定化學(xué)需氧量的最常見的方法包含向液體樣本提供過量的強(qiáng)氧化劑，W便 盡可能完全消解液體樣本的有機(jī)雜質(zhì)。運(yùn)經(jīng)常通過在回流下對(duì)滲入氧化劑的液體樣本加熱 到沸騰溫度一個(gè)小時(shí)或更多的時(shí)間段來發(fā)生。在消解了有機(jī)化合物后，例如借助反滴定法 確定氧化劑的沒有被消耗的量。為了確定CSB，將可從中推導(dǎo)出的被消耗的氧化劑的量換算 成當(dāng)量的氧氣量。
[0004] 由現(xiàn)有技術(shù)，例如由DE103 60 066Al或DE10 2009 028165Al中公知了用于 確定液體樣本的CSB的幾種方法W及設(shè)計(jì)成用于自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)些方法的分析儀器。
[0005] 在幾乎所有的天然水域和污水中都含有氯離子。運(yùn)些氯離子干擾了對(duì)化學(xué)需氧量 的獲知，運(yùn)是因?yàn)槁入x子通過強(qiáng)氧化劑氧化為氯，運(yùn)導(dǎo)致了氧化劑消耗提高，并且因此導(dǎo)致 檢驗(yàn)結(jié)果過大。在從中提取樣本用來進(jìn)行分析的液體的氯化物含量提高的情況下也可W發(fā) 生的是，所添加的氧化劑的量不足W用于將有機(jī)化合物完全消解為二氧化碳，運(yùn)導(dǎo)致檢驗(yàn) 結(jié)果過小。為了避免運(yùn)些效果，氯化物要么通過絡(luò)合進(jìn)行掩蔽，要么在執(zhí)行消解前從液體樣 本中去除掉。為了掩蔽氯化物，給反應(yīng)混合物添加二價(jià)隸鹽，例如硫酸隸（II)化拆〇4)。在 大多數(shù)情況下，硫酸隸（II)W超過10倍的過量方式提供。但是，二價(jià)隸鹽是有劇毒的，從 而如此處理的反應(yīng)混合物不能輕易送回到水循環(huán)中。取而代之的是，必須耗費(fèi)地W高成本 進(jìn)行清除和/或處理。此外，由于在用于確定CSB的分析儀器的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間中必要的所 需的相對(duì)高量的二價(jià)隸鹽而存在有對(duì)操作人員和環(huán)境的危害。
[0006] 由德國(guó)的公開文獻(xiàn)DE29 32 444Al中公知了一種方法，其中，給液體樣本添加硫 酸，W便使包含在液體樣本中的氯化物作為氣態(tài)的氯化氨分離出去。為了將溶解的氯化氨 從液體樣本中逐出去，將載氣，例如空氣導(dǎo)引過具有大致30至60°C的溫度的液體樣本。但 在運(yùn)些溫度的情況下，包含在樣本中的揮發(fā)性的有機(jī)化合物也轉(zhuǎn)移成氣相態(tài)，并且與載氣 和氯化氨一起從液體樣本中排出。在DE29 32 444Al中描述的方法中，載氣在穿流過液 體樣本后到達(dá)具有更低的溫度的分離裝置中。在那里，氯化氨與冷凝的水蒸汽一起在形成 鹽酸的情況下沉淀。載氣在氣體循環(huán)回路中從分離裝置又引回到液體樣本中。W該方式應(yīng) 當(dāng)將揮發(fā)性的有機(jī)化合物引回到樣本中。然而，該方法的分離強(qiáng)度是很小的，運(yùn)是因?yàn)橐徊?分揮發(fā)性的有機(jī)化合物在分離裝置的冷卻區(qū)域中與鹽酸一起沉淀。因此，在隨后確定樣本 的化學(xué)需氧量時(shí)缺少了運(yùn)些物質(zhì)，從而得到檢驗(yàn)結(jié)果過小。 陽007] 在德國(guó)的公開文獻(xiàn)DE10 2009 045 529Al中提出的是，在提供難揮發(fā)的酸的情 況下將液體樣本冷卻到3至30°C之間的溫度，W便因此一開始就避免了排出揮發(fā)性的有機(jī) 化合物。但在該措施中還是不能完全阻止漏掉揮發(fā)性的有機(jī)化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于從尤其是包含揮發(fā)性的有機(jī)化合物的液體 樣本中除去氯化物的設(shè)備和方法，其中，在逐出作為氯化氨氣體的氯化物時(shí)最小化了揮發(fā) 性的有機(jī)化合物的損失。
[0009] 該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求10的方法解決。有利的設(shè)計(jì) 方案在從屬權(quán)利要求中說明。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的用于從尤其是包含揮發(fā)性的有機(jī)化合物的液體樣本中除去氯化物 的設(shè)備包括：
[0011] -具有氣體入口和氣體出口的用于容納液體樣本的反應(yīng)容器；
[0012] -具有氣體入口和氣體出口的吸附容器，其中，反應(yīng)容器的氣體出口能夠與吸附容 器的氣體入口連接，并且其中，吸附容器的氣體出口能夠與反應(yīng)容器的氣體入口連接，用W 形成延伸穿過反應(yīng)容器和吸附容器的氣體循環(huán)回路；和
[0013] -布置在氣體循環(huán)回路內(nèi)部的運(yùn)送裝置，其設(shè)計(jì)成用于將氣體傳輸通過氣體循環(huán) 回路，其中，吸附容器包含分子篩。
[0014] 運(yùn)種設(shè)備允許，將要消除氯化物的液體樣本容納在反應(yīng)容器中，給液體樣本滲入 難揮發(fā)的酸，例如硫酸，將載氣導(dǎo)入到與酸混合的液體樣本中，用W逐出所形成的氯化氨， 并且使載氣經(jīng)由吸附容器又導(dǎo)回反應(yīng)容器中，在吸附容器中，從載氣中除去氯化氨。包含在 吸附容器中的分子篩用于將包含在載氣中的氯化氨與載氣和必要時(shí)隨載氣從液體樣本中 意外地排出的揮發(fā)性的有機(jī)化合物進(jìn)行分離。
[0015] 借助分子篩可W實(shí)現(xiàn)比借助開頭描述的現(xiàn)有技術(shù)的方法明顯更好的在包含在載 氣中的氯化氨與一方面是水蒸汽和另一方面是包含在載氣中的揮發(fā)性的有機(jī)化合物之間 的分離強(qiáng)度。
[0016] 分子篩原則上是公知的。用于分子篩的示例是天然的或合成的沸石或其它材料， 例如碳，它們具有針對(duì)具有特定的分子大小的氣體的強(qiáng)吸附能力。在根據(jù)本發(fā)明的用途中， 分子篩可W通過對(duì)孔大小的適當(dāng)?shù)倪x擇來如下運(yùn)樣地設(shè)計(jì)，即，在其孔中擋住了水分子和 氯化氨分子，而通常是非極性的易揮發(fā)的有機(jī)化合物，例如乙燒或其衍生物W及更大的有 機(jī)分子沒有留在分子篩中。
[0017] 有利地，分子篩可W包括微孔材料，尤其是天然的或者合成的沸石（侶娃酸鹽）， 或者具有2至3A的孔寬度的多孔碳。市場(chǎng)上有售該設(shè)計(jì)方案的沸石。
[0018] 沒有在分子篩中被擋住的揮發(fā)性的有機(jī)化合物與載氣一起經(jīng)由氣體循環(huán)回路又 輸送給反應(yīng)容器并輸送給包含在反應(yīng)容器中的液體樣本。因此，在一段時(shí)間之后形成氣體 循環(huán)回路的穩(wěn)定狀態(tài)，在該穩(wěn)定狀態(tài)中不再發(fā)生揮發(fā)性的有機(jī)化合物從液體樣本中凈轉(zhuǎn)變 成氣相態(tài)。為了使形成穩(wěn)定狀態(tài)變得容易而有利的是，在氣體循環(huán)回路中的氣相態(tài)的體積 保持盡可能得小。
[0019] 分子篩可W作為粉末或顆粒存在于吸附容器內(nèi)。
[0020] 在設(shè)備的設(shè)計(jì)方案中，反應(yīng)容器的氣體出口與吸附容器的氣體入口可W經(jīng)由第一 氣體管路連接，而吸附容器的氣體出口與反應(yīng)容器的氣體入口可W經(jīng)由第二氣體管路連 接，其中，第一氣體管路具有第一閥，第一閥設(shè)計(jì)成用于選擇性地截止或釋放通過第一氣體 管路的氣體傳輸，并且其中，第二氣體管路具有第二閥，第二閥設(shè)計(jì)成用于選擇性地截止或 釋放通過第二氣體管路的氣體傳輸。借助閥，反應(yīng)容器和吸附容器可W選擇性地彼此連接 來形成延伸穿過兩個(gè)容器的氣體循環(huán)回路或相互間分開。例如當(dāng)在反應(yīng)容器中要執(zhí)行另外 的化學(xué)處理和/或分析液體樣本時(shí)，并且/或者當(dāng)包含在吸附容器中的分子篩例如要通過 加熱進(jìn)行再生，而不會(huì)在時(shí)間上同時(shí)影響在反應(yīng)容器中執(zhí)行的方法時(shí)，運(yùn)一點(diǎn)是有利的。
[0021] 與反應(yīng)容器的氣體入口連接的第二氣體管路優(yōu)選通入反應(yīng)容器的在設(shè)備的常規(guī) 使用中位于液體樣本的液位下方的區(qū)域中，從而使從氣體管路引入到反應(yīng)容器中的氣體穿 流過液體樣本。
[0022] 反應(yīng)容器和吸附容器可W設(shè)計(jì)成能加熱的，特別是設(shè)計(jì)成能分別單獨(dú)地加熱。如 果反應(yīng)容器是能加熱的，那么逐出氯化氨例如可W通過熱輸入進(jìn)行加速。W能加熱的方式 設(shè)計(jì)的反應(yīng)容器也允許在像開頭提及的那樣的反應(yīng)容器中執(zhí)行利用強(qiáng)氧化劑來消解液體 樣本，用W確定液體樣本的化學(xué)需氧量。吸附容器的能加熱性允許了對(duì)分子篩進(jìn)行熱再生。 為了加熱反應(yīng)容器和吸附容器，設(shè)備尤其可W包括爐子，該爐子具有兩個(gè)不同的，尤其是可 調(diào)節(jié)至彼此不同的溫度的區(qū)，其中，反應(yīng)容器布置在第一區(qū)中，吸附容器布置在第二區(qū)中。 也可行的是，設(shè)備具有兩個(gè)分開的加熱設(shè)備，利用加熱設(shè)備，反應(yīng)容器和吸附容器能彼此獨(dú) 立加熱。加熱設(shè)備例如可W設(shè)計(jì)為爐子，或者設(shè)計(jì)為接觸容器的或者布置在容器或容器壁 內(nèi)部的加熱絲或加熱板。
[0023] 有利地，尤其是在第一閥與反應(yīng)容器之間，例如在反應(yīng)容器的氣體出口上可W布 置有回流冷卻部。
[0024] 反應(yīng)容器可W具