CN101672836A - 一种toc分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TOC分析方法，包括以下步骤：a、预热步骤：高频交变电流通过设置在燃烧管外围的励磁线圈，形成交变磁场，在燃烧管内的导磁载体上产生感应电流，引起导磁载体发热，温度上升；b、温度控制步骤：温度传感器测得燃烧管内的温度，并反馈控制所述交变电流，使燃烧管内达到并稳定在设定温度；c、恒温分析步骤：液体样品进入燃烧管并被汽化；在载气吹扫下，样品中的有机物接触附着在导磁载体上的催化剂，和氧气反应生成二氧化碳；检测排出的载气，比较载气中二氧化碳浓度增加量或者氧气浓度减少量而得到液体样品中TOC的含量。本发明具有升温速度快，加热效果好，热损耗小，节约资源及易实现仪器小型化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种TOC分析方法及装置。
背景技术
高温燃烧法TOC(总有机碳)分析技术涉及样品的催化燃烧。
目前，普遍的做法是通过电热丝由外向内加热燃烧管，如图1所示，具体加热方案为：石英管10作为燃烧管，内部放置颗粒状陶瓷载体30，在陶瓷载体30上附着催化剂。电热丝20绕在石英管10的外部，隔热层40包裹在石英管10及电热丝20的外部。在工作时，电热丝20发热，并将热量传递给石英管10，再传递给石英管10的内部空间，使石英管10内部的温度上升。通过反馈控制，使石英管10内的温度稳定在目标温度。液体样品及载气通入燃烧管，实现对燃烧管内液体样品的汽化和催化燃烧。通过分析燃烧生成的二氧化碳，得到液体样品中TOC的含量。
为避免热量的流失以及保证工程人员的安全，在电热丝的外部包裹有隔热层。
电热丝由外向内加热燃烧管，能够有效地实现对燃烧管内液体样品的汽化和催化燃烧，但也有以下几点不足：
1、采用电热丝加热燃烧管，热量由外向内传递，需要经过多重介质导热才能到达催化剂，升温速度慢；
2、热量从外向内传递时热传导效率低，热功耗大，带来资源浪费；
3、在电热丝加热燃烧管的过程中，电热丝一直处于高温状态，容易发生熔断故障，寿命较短；
4、燃烧管外部需要包裹一层很厚的隔热保温层，使电热炉体积庞大，不利于仪器小型化。
发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种升温速度快、热功耗低的TOC分析方法，以及一种升温速度快、热功耗低、体积小的TOC分析装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种TOC分析方法，包括以下步骤：
a、预热步骤
高频交变电流通过设置在燃烧管外围的励磁线圈，形成交变磁场，在燃烧管内的导磁载体上产生感应电流，引起导磁载体发热，温度上升；
b、温度控制步骤
温度传感器测得燃烧管内的温度，并反馈控制所述高频交变电流，使燃烧管内达到并稳定在设定温度；
c、恒温分析步骤
液体样品进入燃烧管并被汽化；
在载气吹扫下，汽化样品中的有机物接触附着在导磁载体上的催化剂，并和载气中的氧气发生燃烧反应生成二氧化碳；
检测从燃烧管排出的载气中二氧化碳或氧气的浓度，比较载气中二氧化碳浓度增加量或者氧气浓度减少量而得到液体样品中TOC的含量。
作为优选，所述导磁载体为颗粒状或网状或多孔状。
进一步，在所述燃烧管的外部包裹隔热层。
作为优选，所述励磁线圈设置在所述隔热层的外部。
本发明还提供了一种实施上述方法的TOC分析装置，包括燃烧管、催化剂、检测单元，还包括加热单元和温控单元；
所述加热单元包括励磁线圈、导磁载体及高频加热电路；励磁线圈设置在燃烧管的外围，并连接高频加热电路；导磁载体设置在燃烧管的内部；所述催化剂附着在所述导磁载体上；
所述温控单元包括温度传感器、控制模块，温度传感器、控制模块和高频加热电路依次连接。
作为优选，所述导磁载体为颗粒状或网状或多孔状。
进一步，所述燃烧管外部包裹隔热层。
作为优选，所述励磁线圈设置在隔热层的外部。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、采用感应电流加热技术，直接加热燃烧管内的导磁载体，使燃烧管内升温速度快；
2、采用直接在燃烧管内加热的方式，不经过其它介质传导热量，热损耗小，热效率高；
3、由于是在燃烧管内部加热，燃烧管自身可以起到一定的隔热保温作用，另外仅需使用较薄的隔热层就可以实现高温部位的隔热保温，减少燃烧管内热量的损失，同时也有效降低了燃烧单元外表面温度，对工程操作人员起到安全保护作用，同时还减小了装置的体积，易于实现分析装置的小型化。
附图说明
图1为背景技术中TOC分析装置示意图；
图2为实施例1中的TOC分析装置示意图；
图3为实施例2中的TOC分析装置示意图；
图4为实施例3中的TOC分析装置示意图；
图5为实施例3中导磁载体的俯视图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，一种TOC分析装置，包括注入单元、燃烧管11、催化剂、加热单元、温控单元以及检测单元。
所述加热单元包括励磁线圈21、导磁载体31和高频加热电路。所述励磁线圈21设置在燃烧管11的外围；为保证励磁线圈每匝中电流方向相同，励磁线圈的绕向应一致；每匝励磁线圈与相邻线圈之间要有绝缘材料隔开，以防短路；励磁线圈21的两个接线端与外部高频加热电路的输出端相连接；所述导磁载体31为颗粒状的铁，设置在燃烧管11的内部；所述催化剂附着在所述导磁载体31上。
所述温控单元包括温度传感器41、控制模块。所述温度传感器41设置在燃烧管11内，输出端连接控制模块。
检测单元与燃烧管11的输出端相连接。
本实施例还提供了一种TOC分析方法，包括以下步骤：
a、预热步骤：
在控制模块上设定目标温度680℃；
高频加热电路产生高频交变电流，高频交变电流通过设置在燃烧管11外部的励磁线圈21，在励磁线圈21上产生高频交变磁场；
高频交变磁场产生的磁力线穿过设置在燃烧管11内部的导磁载体31，在导磁载体31上产生高频感应电流；
高频感应电流在导磁载体31内部克服内阻而迅速产生热效应，导磁载体31的温度迅速上升，从而使燃烧管11内的温度快速上升；
可见，本方法是直接加热燃烧管内的导磁载体，不经过其它介质传导热量，热损耗小，燃烧管内升温速度快；
b、温度控制步骤：
温度传感器41实时测量燃烧管11内的温度，并将测得的实际温度传递给外部的控制模块；
控制模块根据测得温度及设定的目标温度之间的差异，输出信号调节高频加热电路的输出功率，从而使燃烧管11的内部温度达到并稳定在所述目标温度；
c、恒温分析步骤：
燃烧管11内的温度恒定后，液体样品由注入单元进入燃烧管11；
在高温环境下，液体样品快速汽化；
在载气吹扫下，汽化样品中的有机物与附着在导磁载体31上的催化剂相接触，在催化剂的作用下和载气中的氧气发生燃烧反应生成二氧化碳；
燃烧后的气体被载气带出燃烧管，通往检测单元，检测从燃烧管排出的载气中二氧化碳或氧气的浓度，比较载气中二氧化碳浓度增加量或者氧气浓度减少量而得到液体样品中TOC的含量。
颗粒状的导磁载体增大了汽化样品与催化剂的接触面积，有助于提高样品催化燃烧效率。导磁载体在燃烧管的内部加热，加热速度快，加热效率高。
实施例2
一种TOC分析装置，如图3所示，与实施例1不同的是：
1、燃烧管12和励磁线圈22外包覆一隔热层72；
2、导磁载体32为网状的铁镍合金，有助于增大汽化样品与催化剂的接触面积，提高燃烧管内汽化样品的催化燃烧效率。
一种TOC分析方法，与实施例1不同的是：
较薄的隔热层72起到了隔离燃烧管12和环境的作用，减少了燃烧管12内热量的损失，保护了工程人员，也利于实现分析装置的小型化。
实施例3
一种TOC分析装置，如图4、图5所示，与实施例2不同的是：
1、隔热层73设置在燃烧管13和励磁线圈23之间；
2、导磁载体33为多孔状的铜铁合金，有助于增大汽化样品与催化剂的接触面积，提高燃烧管内汽化样品的催化燃烧效率。
一种TOC分析方法，与实施例2不同的是：
经过加热的燃烧管表面温度较高，而励磁线圈能够承受的热是有限的，为了保护励磁线圈，使其寿命变长，将较薄的隔热层73设置在燃烧管13和励磁线圈23之间。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：高频交变电流通过燃烧管外的励磁线圈产生高频交变磁场，高频交变磁场在内置于燃烧管的导磁载体上产生感应电流并转换成热量，实现对燃烧管内部直接加热。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1、一种TOC分析方法，包括以下步骤：
a、预热步骤
高频交变电流通过设置在燃烧管外围的励磁线圈，形成交变磁场，在燃烧管内的导磁载体上产生感应电流，引起导磁载体发热，温度上升；
b、温度控制步骤
温度传感器测得燃烧管内的温度，并反馈控制所述高频交变电流，使燃烧管内达到并稳定在设定温度；
c、恒温分析步骤
液体样品进入燃烧管内并被汽化；
在载气吹扫下，汽化样品中的有机物接触附着在导磁载体上的催化剂，并和载气中的氧气发生燃烧反应生成二氧化碳；
检测从燃烧管排出的载气中二氧化碳或氧气的浓度，比较载气中二氧化碳浓度增加量或者氧气浓度减少量而得到液体样品中TOC的含量。
2、根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：所述导磁载体为颗粒状或网状或多孔状。
3、根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于：在所述燃烧管的外部包裹隔热层。
4、根据权利要求3所述的分析方法，其特征在于：所述励磁线圈设置在所述隔热层的外部。
5、一种TOC分析装置，包括燃烧管、催化剂、检测单元，其特征在于：分析装置还包括加热单元和温控单元；
所述加热单元包括励磁线圈、导磁载体及高频加热电路；励磁线圈设置在燃烧管的外围，并连接高频加热电路；导磁载体设置在燃烧管的内部；所述催化剂附着在所述导磁载体上；
所述温控单元包括温度传感器、控制模块，温度传感器、控制模块和高频加热电路依次连接。
6、根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于：所述导磁载体为颗粒状或网状或多孔状。
7、根据权利要求6所述的分析装置，其特征在于：所述燃烧管外部包裹隔热层。
8、根据权利要求7所述的分析装置，其特征在于：所述励磁线圈设置在隔热层的外部。
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|---|---|---|---|---|
| CN102590634A (zh) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 | 用于确定被测液体的导电性的测量装置 |
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| CN107294321A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 大众汽车有限公司 | 用于电机的冷却套的制造方法和用于电机的冷却套 |
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