測定總有機(jī)碳(toc)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水質(zhì)測定儀器，具體說是一種測定水中總有機(jī)碳的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前水中的有機(jī)污染物有增無減，有機(jī)污染是水體污染的主要問題，我們的生活離不開水，因此我們越來越重視對(duì)于水以及污水的監(jiān)測問題?？傆袡C(jī)碳T0C(Total organiccarbon)是在水中的有機(jī)物質(zhì)的含碳量的總和，有機(jī)物中的主要元素由碳的量來表示，TOC能夠完全反映有機(jī)物對(duì)水體的污染水平。
現(xiàn)在美國主要以TOC指標(biāo)來檢測水體中的有機(jī)物含量(聯(lián)邦工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)D-2579)，日本也把TOC指標(biāo)列入日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS K0102)，我國也將它作為水質(zhì)檢測的指標(biāo)之一，列入國標(biāo)。“污水排放標(biāo)準(zhǔn)中GB 8978-1996”和“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2006”。
國外水質(zhì)TOC分析儀一般價(jià)錢非常昂貴，在國內(nèi)普及也有一定的困難;另一方面，從自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)角度出發(fā)，在未來的幾年里，我國應(yīng)逐步制定自己的TOC標(biāo)準(zhǔn)分析方法及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和協(xié)議。我們的研究將會(huì)給今后的評(píng)價(jià)方法和技術(shù)協(xié)議提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以及提供低成本的檢測儀器和儀器設(shè)計(jì)理論。
目前TOC的測定方法主要采用燃燒氧化法和濕式氧化法，即先把水中的有機(jī)物氧化為C02，再測量CO2氣體總量。燃燒氧化方法分為900-950°C催化燃燒氧化法和680°C催化氧化法;濕式氧化法可分為過硫酸鹽催化氧化法和紫外催化氧化法;CO2的測定采用非色散紅外法和電導(dǎo)法。
在測量儀器的研制方面，國內(nèi)外已研制生產(chǎn)有包括實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測的各種類型的TOC分析儀。按工作原理不同，可分為燃燒氧化-NDIR法;加熱-過硫酸鹽氧化-NDIR法;UV光催化-過硫酸鹽氧化-ND IR法、離子選擇電極(I SE)法、電導(dǎo)法、氣相色譜法等。其中，燃燒氧化-NDIR法只需一次性轉(zhuǎn)化，流程簡單，為國內(nèi)外廣泛采用。
進(jìn)口產(chǎn)品，雖然其檢測方法成熟，檢測精度高，但是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高等問題，燃燒氧化法和濕式氧化法加熱40-50分鐘、冷卻40-50分鐘，時(shí)間長，耗能高，體積大。實(shí)際需要一批結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的儀器檢測T0C。就像電表和水表一樣來用。這個(gè)需求量非常巨大，為此研制新的檢測方法和檢測儀器是非常必要的。
單一的氧化方式氧化有機(jī)污染物不能夠?qū)崿F(xiàn)完全氧化，需要組合的、聯(lián)合的氧化方式。實(shí)際使用中，雖然紅外檢測器(NDIR)應(yīng)用廣泛，但是，NDIR受溫度、濕度影響大，影響測定精度，需要有替代或輔助的檢測器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種海水、高氯高鹽廢水、地面水、地下水、飲用水、生活污水、工業(yè)廢水中總有機(jī)碳的測定裝置和方法，可用于實(shí)驗(yàn)室測定、在線測定、應(yīng)急便攜式現(xiàn)場測定。
[0004]本發(fā)明提供的測定水中氯離子和總有機(jī)碳的裝置，主要包括多位閥，組合氧化反應(yīng)器，氣液分離器，鹵素脫除器，膜過濾器，雙通道檢測器，數(shù)據(jù)處理和顯示裝置。
[0005]前面所述的裝置，優(yōu)選的方案是，當(dāng)用于現(xiàn)場應(yīng)急便攜式測定時(shí)，定量取樣裝置前可以安裝二氧化碳脫除凈化器。
[0006]前面所述的裝置，優(yōu)選的方案是，所述多位閥可以是2通閥，3通閥，6通閥，10通閥等。
[0007]前面所述的裝置，優(yōu)選的方案是，所述組合氧化反應(yīng)器可以用鉑金、石英等材料做成，組合氧化反應(yīng)器采用紫外氧化器、臭氧氧化器、微波氧化器、過氧化氫組合氧化方式氧化水中有機(jī)物;其中，微波氧化器可以采用光波氧化器、超聲波氧化器、碳纖維氧化器、電加熱代替，輔助催化劑有二氧化鈦、氧化銅、鉑;使用高純氧氣、高純空氣、惰性氣體、氮?dú)庾鳛檩d氣。
[0008]前面所述的裝置，優(yōu)選的方案是，所述多通道檢測器，可以是1、2、3、4、5種檢測器，例如紅外檢測器(NDIR)和電導(dǎo)檢測器;其中，紅外檢測器(NDIR)、電導(dǎo)檢測器可以采用等離子體原子發(fā)射光譜儀，激光氣體分析儀，氫火焰離子化法氫火焰離子化檢測器，庫倫分析儀，紫外光譜法和用光電倍增管對(duì)光信號(hào)進(jìn)行采集放大，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的分析處理系統(tǒng)的檢測器(化學(xué)發(fā)光法檢測器)代替。
[0009]前面所述的裝置，優(yōu)選的方案是，所述測定水中總有機(jī)碳的裝置，用軟件編程和單片機(jī)、PLC可編程控制器、數(shù)據(jù)采集卡、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的需要;可以用于固體物質(zhì)如土壤、固體廢物、固體物品等，氣體經(jīng)過處理處置成水樣后，測定總有機(jī)碳(TOC)的濃度。
[0010]本發(fā)明還提供了利用所述的裝置測定水中總有機(jī)碳的方法，步驟是:
TOC濃度的測定:待測樣品一部分進(jìn)入酸化反應(yīng)器，在酸化反應(yīng)器中加入酸溶液(例如磷酸溶液)，使無機(jī)碳例如碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應(yīng)分解出二氧化碳，檢測器測定二氧化碳濃度，用差減法計(jì)算樣品中總有機(jī)碳濃度，或者使無機(jī)碳產(chǎn)生的二氧化碳直接排出。Na2C03+2H+—2Na++H20+C02TNaHC03+H+^Na++H20+C02T
待測樣品另一部分進(jìn)入組合氧化反應(yīng)器，使樣品中總有機(jī)碳發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，通過氣液分離器，膜過濾器后，進(jìn)入檢測器測定二氧化碳濃度，根據(jù)二氧化碳濃度推算出樣品中總有機(jī)碳濃度，總有機(jī)碳濃度存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)在上位機(jī)(顯示屏)顯示，或者通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程顯示器。
總有機(jī)碳氧化反應(yīng)式為:
CnHn+02—C02+H20
總有機(jī)碳濃度(TOC)和化學(xué)需氧量(COD)濃度同時(shí)顯示
一是從理論上講COD是消耗的氧(O2)，表示耗氧量，TOC是用碳(C)表示耗氧量，則COD =K*T0C，因?yàn)?C+02 = C02，所以 Κ = 32/12 = 2.67。
二是運(yùn)用總有機(jī)碳濃度(TOC)和化學(xué)需氧量(COD)的線性回歸理論，按照Y = a+bX，分別測定TOC和COD的系列濃度，推算出化學(xué)需氧量(COD)的濃度，做到在顯示器上同時(shí)顯示總有機(jī)碳濃度(T0C)和化學(xué)需氧量(COD)濃度；
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對(duì)本發(fā)明中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為實(shí)施例1測定水中總有機(jī)碳裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖2為實(shí)施例2測定水中總有機(jī)碳裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖3為測定水中總有機(jī)碳的組合氧化反應(yīng)器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖4為測定水中總有機(jī)碳的組合氧化反應(yīng)器裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]其中，1、多位閥；2、組合氧化反應(yīng)器;2-1、待測水樣進(jìn)口；2-2、過氧化氫進(jìn)口；2-3紫外氧化器;2-4、臭氧進(jìn)口； 2-5、臭氧反應(yīng)室;2-6、微波氧化器;2-7、臭氧平衡器;2-8、氣體出口；3、氣液分離器;4