CN103429322B - Co2移除装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解式CO2移除装置(10)，用于对一个液体样本进行阴离子分析。该装置包括一个碱性腔室(20)和在该碱性腔室中的可透过CO2的管道(14)。阴离子交换膜(26，28)安置于该碱性腔室的相反侧上，并且电极(30，34)安置于这些膜的外部。该装置可以与一个离子色谱系统中的一个抑制器和／或一个水流净化器一体化。还有通过该装置进行的方法。

Description

CO2移除装置和方法
发明背景
在阴离子的抑制型离子色谱法(“IC”)中，最常使用阳离子碳酸盐／碳酸氢盐和氢氧化物的水性洗脱液溶液(在此称为碳酸盐／碳酸氢盐或氢氧化物洗脱液)。主要用于等度分离的碳酸盐洗脱液被抑制为碳酸。取决于洗脱液的浓度，被抑制的洗脱液的电导率为典型10-20μS／cm。更高的背景电导率导致更大的噪音和降低的分析物强度(信号)，这会损害检测限。用于等度与梯度两种模式中的氢氧化物洗脱液对水产生抑制，并且背景电导率可低至0.2μS／cm。实际上，被抑制的氢氧化物的电导率由于洗脱液被环境二氧化碳污染而通常在1-3μS／cm范围内。
碳酸盐洗脱液典型地含有碳酸盐(CO3 2-)和碳酸氢盐(HCO3 -)两者。碳酸盐洗脱液的优势之一是容易控制碳酸盐与碳酸氢盐的比率，从而影响分离的选择性。与其中必须注意防止来自环境二氧化碳污染的氢氧化物洗脱液不同，基于碳酸盐的洗脱液没有这一问题。已经开发出多种用于碳酸盐洗脱液的IC固定相，这些固定相利用碳酸盐洗脱液的单价／二价性质。
在基于氢氧化物的洗脱液或用于电解生成氢氧化物的水的情况下，空气中二氧化碳的存在造成该洗脱液的污染。氢氧化物洗脱液的碳酸盐污染有损色谱分离。另外，分析物阴离子的检测器响应受由于碳酸盐而增加的背景电导率影响。含有碳酸盐的样本同样可能干扰分析物的分离和检测。由此，IC中需要碳酸盐移除装置。
戴安公司出售了商品名称为CRD200和CRD300的两种CO2移除装置。CRD200用于移除氢氧化物洗脱液和样本中存在的CO2并且放置于抑制器出口与电导池入口之间。提供更大CO2移除量的该CRD300主要是用于碳酸盐洗脱液并且也放置于抑制器出口与电导池入口之间。CRD200和CRD300两者都在纤维外部上使用一种液体或气体流以在碳酸从该纤维内部扩散到外部时将其移除。这个液体或气体流(再生剂)防止碳酸累积在该纤维膜外部上。CRD200和CRD300使用一个经泵送的外部化学再生剂(碱)或一个真空泵移除碳酸盐。该碱再生剂促进碳酸扩散穿过纤维膜，因为碳酸(二氧化碳)在碱中容易溶解。当该碱再生剂通过脱碳酸腔室时，碱被碳酸盐污染并且随后变成废弃物。由此，在这一系统中使用定期的碱再生。
发明概述
本发明的一个实施例为一种电解式CO2移除装置，包括
(a)一个包括碱性介质的碱性腔室，该碱性介质包含一种水性阳离子氢氧化物溶液；
(b)一个实质上阻断水通过的可渗透CO2的屏障，所述碱性介质在所述可透过CO2的屏障的一侧上；
(c)一个液体样本流的流动通道，该液体样本流的流动通道在所述可渗透CO2的屏障的与所述碱性腔室相反的一侧上，并且具有一个入口和一个出口；
(d)一个第一阴离子交换膜，该第一阴离子交换膜在所述碱性腔室的一侧上；
(e)一个第二阴离子交换膜，该第二阴离子交换膜在所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上；
(f)一个第一电极，该第一电极在所述第一阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上；以及
(g)一个第二电极，该第二电极在所述第二阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上。
另一实施例为一种用于从一个水性液体样本流中移除CO2的方法，所述方法包括
(a)使所述含有CO2的水性液体样本流从包括了包含一种水性阳离子氢氧化物溶液的一种碱性介质的一个碱性腔室流过一个电解式CO2移除装置中在一个可透过CO2的屏障的一侧上的一个液体样本流的流动通道，所述可透过CO2的屏障允许CO2气体通过但实质上阻挡水通过；以及
(b)使一股电流通过所述碱性腔室的一侧上的一个第一阴离子交换膜，该电流是从所述第一阴离子交换膜的与所述碱性腔室相反的一侧上的一个阴极，所述电流通过所述碱性腔室和所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上的一个第二阴离子交换膜到所述碱性腔室的与所述第二阴离子交换膜相反的一侧上的一个阳极，以再生所述碱性介质。
附图简要说明
图1-8是根据本发明的装置的示意性图示。
图9-11描绘了说明本发明的实验结果。
优选实施例的具体实施方式
本发明的系统涉及从流动的水性液体流中移除二氧化碳(CO2)的装置和方法。在一个实施例中，该装置用于从包括了待检测的经注入的分析物样本的流动的水性洗脱液流(例如碳酸盐(碳酸盐／碳酸氢盐)或氢氧化物洗脱液)中移除CO2。这些分析物包含多种待确定的离子物质，尤其是阴离子。合适的样本包括地表水和其他液体，如工业化学废弃物、体液、饮料以及饮用水。当使用术语“离子物质(ionicspecies)”时，其包括呈离子形式的物质和在检测之前电离的分子组分。该CO2移除装置可以单独使用或用作一个一体化装置中的一个区段，该一体化装置包括一个或一个以上执行其他功能的其他区段。
在一个实施例中，该CO2移除装置与一个色谱设备、尤其一个离子色谱设备组合使用。用于阴离子分析的离子色谱系统典型地包括(a)一个色谱分离柱，用于分离一种洗脱液中的样本阴离子离子物质，(b)一个抑制器，包括经分离的离子物质的来自该色谱柱的流出物流过其以抑制该洗脱液，以及(c)一个检测器，典型地一个电导率检测器，包括一个流通式电导池，以检测在该抑制器下游的这些经分离的离子物质。当用于一个离子色谱系统时，该CO2移除装置典型地安置于该抑制器的下游与一个电导率检测器的流通式电导池的上游。
一般来说，可采用例如如美国专利第3,897,213号、第3,920,397号、第3,925,019号、第3,956,559号或第5,352,360号中所示的任一种熟知离子色谱系统。
图1示意性地示出根据本发明的一种电解式CO2移除装置的一个实施例。该CO2移除装置10供应有一股含有待移除的CO2的流动的水性液体流12。在一个实施例中，洗脱液被注射了一个含有准备在色谱分离器中分离的离子物质的液体样本。液体流12为该洗脱液，含有在该色谱柱(又称为分离器或色谱分离器)中分离的这些离子物质。一种此类洗脱液含有一种阳离子(例如钠或钾)碳酸盐／碳酸氢盐混合物的混合物和／或一种阳离子氢氧化物。这些含有洗脱液的经注射的样本流过一个色谱柱，未图示，其中这些离子物质被分离。来自该色谱柱的流出物流过一个抑制器并且随后到一个检测器。
在图1的实施例中，流12为来自一个抑制器的流出物，它流到了安置在该抑制器与一个离子色谱系统的一个检测器之间的CO2移除装置10。使用一种典型离子色谱系统的泵系统(未图示)将流12泵送穿过装置10。如图1中所示出，流12流过管道14并且随后到一个检测器16，典型地穿过一个电导率检测器的电导池。装置10和管道14可以类似于关于2006年3月16日公开的公开第US2006／0057733A1号的图5所描述的抑制器装置，其功能和结构有差异，这些差异将从以下描述中显而易见。披露于该公开中的从流过所述管道的用于阴离子分析的该水性样本流对洗脱液进行抑制或移除是一种完全不同于本发明的设备中所进行的CO2移除方法的方法。
本发明的呈管道14形式的可透过CO2的屏障用以从流过该管道的液体中移除CO2，而非如在一个抑制器中那样移除阳离子。管道14为一个可透过CO2的屏障但除了可能的不显著渗漏外，实质上阻断水通过，并且实质上阻断分析物离子通过。该可透过CO2的屏障优选地为可高度透过CO2的并且没有被很好地改造用于抑制被传输的阳离子。
在一个实施例中，该可透过CO2的屏障具有在公开的申请US2006／0037911的第41段中描述的CO2透过率。在这一实施例中，准备从与该膜接触的该液体流中移除的所关注的挥发性组分(CO2气体)的“透过率”可以通过当含有所述组分的液体流通过该CO2移除装置时所实现的部分移除来评估。此类部分移除为至少50％，更优选地至少60％、70％、80％、90％或更大。在一个优选实施例中，一种挥发性组分(例如CO2)的移除大于90％，更优选地至少92％、94％、96％、98％、99％或更大。在碳酸盐或碳酸氢盐洗脱液的情况下，可以从残余背景值中计算出CO2移除或减少百分比，或在一种氢氧化物洗脱液的情况下，可以从源自该样本中溶解的CO2的CO2峰的残余峰高中计算出CO2移除或减减少百分比。
在另一实施例中，CO2的透过率如该公开的第42段中所描述的那样，该公开中CO2为所关注的气体。在这一实施例中，该膜的透过率可以通过如用美国专利第5,439,736号的方法所测量的屏障中准备移除的CO2的透过率来确定，优选地至少100个屏障、更优选地至少1,000个屏障、30,000个屏障、40,000个屏障或更多。
在另一实施例中，该CO2移除屏障是“实质上不静电保留带电的离子物质的(substantiallynon-retentiveelectrostaticallyforchargedionicspecies)”。这一术语是公开的申请US2008／0064731A1的第15段和第16段中仅仅针对一种膜抑制器的出口所界定的。确切地说，在此，该屏障将不会保留大量的带电离子物质。在一个实施例中，该装置中的屏障实质上不含离子交换位点。在另一实施例中，屏障具有正电荷和负电荷的功能上增强型离子交换位点。与该公开不同，该CO2移除装置中不仅出口而且屏障的实质上整个长度都是实质上不保留的。
本发明的管道的三维尺寸可以类似于上文公开的第17段中所描述的管道的三维尺寸。由此，管道14可以是一根“毛细管”。
待用于管道14的特定合适的材料描述于2006年2月23日公开的公开第US2006／0037911A1号中。举例而言，可以使用该公开的第3-11或33-40段中描述中空纤维的任一这些材料。确切地说，如美国专利第5,439,736号中所描述，可以采用被沉积到聚合中空纤维上的烷基化聚硅氧烷聚合物、多孔TTFE管道硅酮管道、涂布有硅酮的多孔聚丙烯管道或可透气的管道。类似地，还可以采用该公开的第37到42段中所描述的经涂布的材料。
如图1的实施例中所示出，该CO2移除装置10包括一个壳体18，该壳体适合由一个不导电(例如塑料)的圆筒形柱形成，具有流通式孔口，这些流通式孔口包括了具有一个入口14a和一个出口14b的管道14。该管道典型地突出穿过不透液体的配件进入并伸出壳体18，与一个色谱柱的出口(未图示)呈直接或间接的流体联通。间接联通的一个实例将为一个抑制器安置在该色谱柱与该管道入口14a之间的情况。管道出口14b突出穿过该壳体并且连接到管道14，与流通式检测器16的入口(例如一个电导率检测器的电导池)联通。
如上文所阐述，本发明的电解式CO2移除装置10具有一种与US2006／0057733公开的图5的装置类似的通用结构。如在此的图1中所示出，装置10在安置于壳体18中的管道的外部上包括一个碱性腔室20。
碱性腔室20包括碱性介质24，确切地说，是例如pH为至少9、优选地至少12的一种阳离子氢氧化物(例如氢氧化钠或氢氧化钾)的一种水溶液。该碱性介质还可以在一种该溶液与填料的混合物中包括由如公开US2006／0057733中描述的材料形成的阴离子交换填料。该阳离子氢氧化物溶液浸润管道14的外部。壳体10可以包括填充孔口22a和22b以用溶液和阴离子交换材料填充腔室20。在一个实施例中，该填料材料包含阴离子交换粒子(典型地阴离子交换树脂)的一个填料床。或者，该填料材料可以为一种流通式整体式阴离子交换填料。优选地，该阴离子交换填料和碱性溶液实质上填充该碱性腔室20以确保管道14的外部被该氢氧化物溶液浸润。该溶液在操作期间为静态的或非流动的。
在一个次优选的替代实施例(未图示)中，阳离子材料(如阳离子氢氧化物)的一种溶液可在操作期间于孔口22a与22b之间流动。该碱性介质在该管道的外部上，而该液体样本流则流过一个液体样本流的流动通道，亦即在该可透过CO2的屏障的与该碱性腔室相反的一侧上的该管道的内部。
如所示出，一个第一阴离子交换膜26安置于该碱性腔室20的一侧上并且被间隔开的第二阴离子交换膜28安置于碱性腔室20的与膜26相反的一侧上。由此，碱性腔室20由膜26和28在其末端(亦即侧)并且由壳体18围绕其周围界定，典型地呈圆筒形式。如在此所使用，术语“离子交换、阳离子交换或阴离子交换膜”广泛地用以界定一个包括离子交换位点的屏障，这些离子交换位点选择性地使一种电荷(正或负)的离子通过，同时实质上阻挡水和与离子交换位点电荷相反的离子通过。由此，这些阴离子交换膜26和28包括可交换阴离子，这些可交换阴离子使阴离子而非阳离子通过管道14的壁到碱性介质24。(这与极性相反的US2006／0057733的图5不同，亦即用于阴离子分析，该公开的膜包括可交换的阳离子，而非阴离子，并且该碱性介质也为碱性。)这突显了本发明的阴离子交换膜的功能，这些阴离子交换膜提供了通过阴离子的功能，使得阴离子交换填料和碱性溶液可以通过电化学方法再生以维持阴离子交换填料和碱性溶液实质上呈氢氧根形式(经再生的形式)并且提供一种用于移除已经从穿过管道14扩散到碱性腔室20中的样本流12中的二氧化碳的构件。
碱性介质24优选地在阴离子交换膜26与28之间提供连续接触以提供一个完整的电通路。当被使用时，阴离子交换填料提供若干功能。首先它充当一个保留被移除的碳酸盐的储集器。该树脂还充当一个电导管，用于使被移除的碳酸盐通过电泳流向阳极，穿过阴离子交换膜并且进入阳极腔室。该阴离子交换树脂还提供了一个用于氢氧化物的电导管，该氢氧化物随着阴极产生并且用以维持阴离子交换树脂和碱性溶液“实质上”呈氢氧根形式。如所示出，该碱性介质阳离子氢氧化物在CO2移除期间为静态非流动的。
对于阴离子分析而言，第一电极30呈一个阴极的形式并且安置于阴离子交换膜26的与碱性腔室20中的该碱性介质24不同的一侧上。如所示出，电极30安置于一个流通式电极腔室32中。第二电极34，该所示出的系统中的一个阳极，安置于膜28的与碱性介质24不同的一侧上。如所示出，电极34安置于流通式电极腔室36中。这些电极和其腔室可以是US2006／0057733中关于图5和该说明书中使用图5的装置的实例中以及美国专利第6,027,643号的图2中所描述的类型。应指出，不需要水溶液的外部或独立源以使该溶液流过腔室32和36，因为来自该检测器16的流出物再循环通过该电极腔室。这也消除了对一个额外泵的需要。
由此，图1的装置与US2006／0057733中图5的装置有区别的一个特征为，对于阴离子分析而言，该公开的膜用于通过带正电的离子，如该公开的第45段中所说明，阳离子交换膜与该管道外部的阳离子交换介质组合使用以进行阴离子分析。图5中明确地披露膜70为阳离子交换膜，并且实例6的第68段描述呈使用阳离子交换膜的形式的该装置的建构。
在图1的实施例中，一个导管40在检测器16的出口与电极腔室32的入口之间提供流体联通，使得该液体可以流过腔室32流出到导管42中以再循环通过腔室36到管线44中的废弃物。这在腔室32与36中提供一个流动的冲洗流以将呈碳酸盐或碳酸氢盐形式被移除的CO2从该系统带走。在一个次优选的替代实施例(未图示)中，来自检测器16的流动可以是从腔室36到腔室32，亦即以反方向。
在图1中的装置的操作中，水溶液12，典型地是含有经分离的分析物离子物质的洗脱液，流过入口14a。溶液12中的CO2从管道14壁的内部横穿到外部进入碱性腔室20中的碱性介质24中，在该碱性腔室20中它转化成碳酸盐形式。在电极30(一个用于阴离子分析物的阴极)处电解期间所产生的氢氧根离子横穿阴离子交换膜26进入碱性介质24。横穿管道14的壁的CO2在碱性介质24中转化成碳酸根离子。在电场的影响下，碱性介质24中的碳酸根离子被引向阳极34，横穿阴离子交换膜28进入阳极腔室36并且呈碳酸的形式被移除。
当在电极30与34之间施加一个直流电压时，在阴极32处产生的氢氧根穿过膜26向阳极34传递。在电场的影响下，存在于该碱性溶液中的阴离子和阴离子交换填料(若存在)(主要是氢氧根和碳酸根)向阳极28迁移，穿过膜28并且随后到阳极腔室34。随后通过一个流动的液体流将腔室34中的阴离子移除，如所示出，该流动的液体流是通过再循环从腔室30获得。供应到电极腔室34的液体典型地为来自管线40中的检测器单元废弃物的经抑制的洗脱液。
电极腔室32和36中以及碱性介质24中的反应如下。在阴极中，水根据以下反应式电解(还原)
2H2O+2e-→2OH-+H2
在阳极腔室中，水根据以下反应式电解(氧化)
H2O→2e-+2H++1／2O2
在管道14中，碳酸可以根据以下反应式离解成二氧化碳和水
H2CO3→CO2+H2O
二氧化碳可随后扩散通过管道14的壁到碱性介质24中，在该碱性介质中二氧化碳根据以下反应式转化成碳酸根
CO2+OH-→HCO3 -
HCO3 -+OH-→CO3 2-+H2O
在另一实施例(未图示)中，图1的装置可以用于在将一个液体样本注射到一种洗脱液之前将CO2从该液体样本中移除。在这一情况下，流12为一个水性液体样本，并且不需要检测器16。在这一实施例中，将需要酸化该样本以在该样本流进入口14a之前将碳酸根离子转化成碳酸。可以通过以水合氢离子的形式使这一液体样本通过一个阳离子交换装置进行此类酸化。
图1的实施例显示来自一个色谱分离器的洗脱液溶液流入该CO2移除装置的管道14中。此处，与该CO2移除装置联通的唯一流体从该分离器出口供应。
现将描述多个实施例，其中该CO2移除装置构成一个一体式(组合)设备的一个区段或部分用于进行CO2移除，与至少一个执行另一功能的额外区段或部分组合。如在此所使用，术语“CO2移除装置(CO2-removaldevice)”是指此类装置本身或指此类组合或一体式装置的一个CO2移除区段。术语“CO2移除装置”和“CO2移除区段”将可互换地用以描述此类装置本身和／或该组合或一体式装置的一个区段。
图2示出此类组合或一体化设备的一个实施例，它包括一个是关于图1所描述的类型的CO2移除装置的区段，与一个抑制器区段组合。(术语“组合”和“一体化将可互换地使用”。)对图1的CO2移除装置和图2的一体化CO2移除装置／抑制器的CO2移除区段将用相同的数字表示相同的部分。图2的组合装置另外还包括一个抑制器区段和将进行描述的使用一种不同流动型式的一个中心流动通道。在图2的实施例中，来自该色谱分离器的流体首先被导引到该装置的抑制器区段。由此，将首先描述该抑制器区段。
特定地参见图2，一种水溶液50，确切地说，含有例如先前在一个色谱分离器中分离的分析物离子物质的一种洗脱液，流入抑制器区段52的一个入口52a，该抑制器区段包括阳离子交换介质54(合适地为填料)。抑制器区段52还包括相间隔的第一阳离子交换膜56和第二阳离子交换膜58，该第一和第二阳离子交换膜对应地侧接离子交换介质54的相反侧。电极34在膜58的与抑制器区段52中的阳离子交换介质54不同的一侧上。电极34也在阴离子交换膜28的与CO2移除区段20中的碱性介质24不同的一侧上。此处，数字10是指图1独立的自含式CO2移除装置和图2中的CO2移除区段。介质54可以为用于现有技术的抑制器中的任一种已知的流通式离子交换介质。由此，阳离子交换介质54可以包括一个阳离子交换树脂填料床或一个流通式阳离子交换整料。
中心流动通道60是由阴离子交换膜28与阳离子交换膜56之间的空间界定。中心流动通道60进一步包括离子交换介质61并且具有一个入口60a和一个出口60b。该离子交换介质61的功能是在阳离子交换膜56与阴离子交换膜28之间维持一个连续的电连接并且允许存在一条穿过中心流动通道60的流动通路用于移除洗脱液的平衡离子和碳酸根。该离子交换介质61由流通式离子交换材料构成并且可以为阴离子交换、阳离子交换或阴离子和阳离子交换的一种混合。与抑制器阳离子交换介质54相似，离子交换介质61可以呈如离子交换树脂的一个填料床或一个流通式整料的形式。前文所列举的任一种离子交换材料都是合适的，因为所施加的电场将使洗脱液阳离子(Na+或K+)、氢氧根以及碳酸根迁移到中心流动通道。
在图2的实施例中，该水性液体流50通过入口52a进入抑制器区段52并且通过出口52b离开。如所示出，出口52b通过导管62连接到管道14的入口14a。管道出口14b如图1中那样连接到检测器16并且如图1中那样通过导管40从检测器16那儿连接到电极腔室32的入口。然而，和图1不同，图2的装置包括一个混合三通或一个分流器阀64，它导引来自检测器16的流出物的一部分通过导管40并且导引该检测器流出物的另一部分通过导管66到中心流动通道60的入口60a。由此，如所示出，管道14a内部中的该样本流的流动通道的出口与检测器16的入口呈流体联通，并且该检测器出口与腔室32中的电极30呈流体联通。另外，在图2中，电极30为一个处于操作中的阴极并且通过导管42与电极34(一个处于操作中的阳极)呈流体联通。
在图2的实施例中，通过整合到该装置中的抑制器区段52进行抑制。由此，水性液体流50可以在无外部抑制下直接连接到一个色谱分离器的出口(未图示)并且可以包括一种包含了先前在一个色谱分离器中分离的分析物离子物质的洗脱液。如所熟知，此类洗脱液可以包括一种阳离子(钠或钾)碳酸盐／碳酸氢盐洗脱液、一种阳离子氢氧化物(如氢氧化钠或氢氧化钾)或它们的一种混合物。在图2的装置的操作期间，来自该色谱分离器的洗脱液流过抑制器区段52的入口52a。此处，该分析物的洗脱液平衡离子(例如钠或钾)保留于该阳离子交换介质上。在施加于阴极30与阳极34之间的电场的影响下，洗脱液阳离子穿过阳离子交换膜56到中心流动通道60。在阳极34处产生的水合氢离子通过阳离子交换膜58传递进入阳离子交换介质54以实质上再生离子交换介质54。阳离子交换膜56和58是与阴离子交换膜26和28相同的通用类型，但其中这些可交换的离子的电荷相反。
抑制器区段52中所抑制的洗脱液从出口52a流出，通过导管62到二氧化碳移除区段10中的管道14的入口14a。在碱性腔室20中管道14的外部为上文所述类型的碱性介质24，它是通过在阴极30处产生的氢氧根不断地再生，该氢氧根流经阴离子交换膜26，被引向阳极34，通过该碱性介质24。术语“离子交换填料”和“离子交换介质”在此可互换地使用。发生于抑制器区段54中的反应通常与例如美国专利第6,508,985号中所披露的一个填料床电解抑制器中相同。
在所示出的装置中，通过将来自检测器16的该流出物或废弃物分流并且导引到该中心流动通道60和电极腔室32中的电极30(图2的实施例中的一个阴极)实现再循环。然而，在一个次优选的实施例中，这些电极腔室之间的流动可以是反向的。可以通过对穿过这些流动通路的压降进行调节来平衡来自电极腔室32和中心流动通道60的流动。这可以通过使用小孔管道实现。优选的用于阳极和阴极腔室的水实质上不含离子以防止离子被引入该抑制器区段52和CO2移除区段10。在图2的装置中，当在这些电极之间施加一个直流电压时，在该阳极和该阴极中都发生水的电解。阳极34为用于抑制器区段52中的抑制的水合氢离子的来源。
图2的实施例中的离子的流动是针对一个包括了被馈入抑制器区段52的入口52a的来自该色谱分离器的洗脱液(例如碳酸钠／碳酸氢钠)的系统示出。由此，在阴极30处产生的OH-离子穿过阴离子交换膜26进入该碱性介质24。从管道14的内部传递到碱性介质24中的二氧化碳转化成碳酸根离子，该碳酸根离子在阴极30与阳极34之间的电场的影响下流经阴离子交换膜28。在阳极34处生成的水合氢离子穿过阳离子交换膜58进入抑制器区段52以再生其中的阳离子交换介质。来自抑制器区段52中的洗脱液的钠离子穿过阳离子交换膜56进入中心流动通道60，其中这些钠离子转化成碳酸钠／碳酸氢钠并且传递到管线72中的废弃物。
在图2的装置的一个典型的操作中，来自一个阴离子分离器的一种碳酸盐／碳酸氢盐洗脱液被导引到该抑制区段52的入口，在该抑制区段52中该碳酸钠／碳酸氢钠或碳酸钾／碳酸氢钾溶液转化成碳酸。这些分析物阴离子转化成酸形式。在所施加的直流电场的影响下，该洗脱液阳离子穿过区段52中的该阳离子交换介质朝向该阴极迁移。当该洗脱液阳离子到达中心流动通道60的该阳离子膜56时，该洗脱液阳离子穿过阳离子膜56并且进入中心流动通道60，该中心流动通道中一股液体流移除该洗脱液阳离子。在阳极34处电解产生的水合氢穿过阳离子交换膜58进入抑制区段52并且继续向阴极32迁移。电解产生的水合氢保持抑制区段52的阳离子交换介质54再生。
来自抑制区段出口52b的液体流被导引到管道入口14a。该经抑制的洗脱液(碳酸)穿过管道14的内部，导致二氧化碳扩散通过管道壁并且进入介质24，在该介质中二氧化碳呈碳酸盐的形式存在。在施加一个直流电场的情况下，碳酸根通过电泳向阳极34迁移。当碳酸根到达膜28时，碳酸根穿过膜28并且进入中心流动通道60，在该中心流动通道中一股液体流移除该碳酸根。在阴极30处电解产生的氢氧根穿过膜26进入介质24并且继续向阳极34迁移。由此，该电解产生的氢氧根保持碱性介质24持续再生。流出管道出口14b的液体被导引穿过检测器16。由此，液体流被分流以将该流的一部分导引到该中心流动通道60以移除这些洗脱液阳离子和碳酸根，同时该流的另一部分被导引到阴极腔室32、导引到阳极腔室36并且随后导引到废弃物中。该物流的分流防止电解气体穿过中心流动通道60。
参见图3，示出一种一体化或组合设备的另一实施例，它在一个区段中包括一个CO2移除装置并且在另一区段中包括一个抑制器装置。对图2和3的实施例将用相同的数字表示相同的部分。在图3的实施例中，来自检测器16的全部流都穿过导管40到达电极(阴极)腔室32中的电极(阴极)30。在这一实施例中，到达中心流动通道60的入口60a的流是从腔室36中的阳极34穿过出口36a进入导管70，并且进入中心流动通道60的入口60a。由此，该流是从检测器16的出口穿过阴极腔室32到阴离子腔室36，穿过中心流动通道60并且从那儿到管线72中的废弃物中。在这一实施例中，提供一种装置73，用于在这些电极腔室中电解期间所产生的氢气和氧气反穿过中心流动腔室60之前移除这些氢气和氧气。该装置的一个实施例包括了在美国专利第7,585,679号中说明的一个催化气体消除装置，它将氢气和氧气转化成水。其他已知的移除这些气体的装置包括除气器，如一个真空除气器。或者，可以对该中心流动通道出口施加背压以保持这些电解气体(氧气和水合氢)处于溶液中。
图4中示出根据本发明的一种一体化或组合抑制器和CO2移除装置的另一实施例。这一装置类似于图3的装置，但它被改造成对管线72中从中心流动通道60离开的溶液进行净化以形成全部或一部分准备被导引到色谱分离器的洗脱液溶液。这一再循环采用如US7,329,346和7,585,679以及美国申请20090188798中所描述的洗脱液再循环或洗脱液再生的原理和流。该装置在检测器16与电极腔室32之间包括一个在管线40中的阴离子阱74。一种包括阴离子交换树脂的合适阴离子阱由戴安公司以TAC-2(痕量阴离子浓缩器-2)的名称出售。图4的装置还包括一个在管线72中的常规类型的阳离子阱76，如阳离子交换树脂的填料床，如由戴安公司以CTC-1(阳离子捕集柱-1)的名称出售。离开阳离子阱76的溶液包括再循环的洗脱液碳酸钠或碳酸钾／碳酸氢钠和／或氢氧化钠或氢氧化钾，它已经被净化到足够用作准备通过一个色谱分离器分离的样本的洗脱液的程度。由此，可以使导管72中的洗脱液再循环以用作流到色谱分离器的该洗脱液和样本流的洗脱液源。
参见图5，示出一种组合装置的另一实施例，它包括与用于洗脱液再循环的图4的装置类似的一个CO2移除区段和一个抑制器区段。将用相同的数字表示相同的部分。此处，采用一个分开的水源78。来自检测器16的流出物流过阴离子阱77进入中心流动通道60(而不是如图4中所示出的那样进入阴极腔室32)。该溶液从中心流动通道60流过出口60b，通过导管76到阳离子阱76并且经过再循环，成为一个洗脱液源。此处，来自一个外部水源78的水在泵86的影响下流过导管84进入阴离子腔室36并且在导管88中回到阴极腔室32。这一配置使用分开的水源78用于电极冲洗溶液，该电极冲洗溶液再循环。这避免了使用一个用于移除在电解期间产生的氧气和氢气的装置。
图6示出一个一体化装置，包括一个CO2移除区段、一个抑制器区段以及一个中心流动通道。图6的装置类似于图2-5的装置；然而极性是相反的。将用相同的数字表示相同的部分。此处，外部管路和在该一体化装置外部的装置是不同的。该一体化装置另外执行水净化用于产生洗脱液的功能。确切地说，它包括水源90(例如去离子水)，该水源在导管92中流到中心流动通道60的入口60a并且在导管94中通过出口60b到电解洗脱液产生器96(例如美国专利第7，153,476号中描述的类型)。将一个包括准备分离的离子物质的液体样本于样本注射器98中注射到从产生器96离开的洗脱液中并且流过阴离子分离器100，在导管102中从阴离子分离器100那儿进入抑制器区段52的入口52a。该洗脱液在出口52b中离开抑制器区段52并且在管线103中流到管道入口14a。离开管道出口14b的溶液流过检测器16并且在导管40中被再循环到电极腔室32。此处，电极30为一个阳极并且电极24为一个阴极。由此，图6中系统的极性与图5的系统相比是相反的。该装置执行三个功能：对供应到一个电解洗脱液产生器的水进行水净化，抑制，以及移除二氧化碳。在这一实施例中，中心流动通道介质60对供应到电解洗脱液产生器96的水除去离子并且进行高纯度水处理(polish)。在穿过洗脱液产生器96之后，该经高纯度水处理的水随着该经注射的样本流到分离器柱100。水源90中的污染物离子(包括碳酸根)可以在施加于阳极30与阴极34之间的电场的影响下于中心流动通道介质60中被移除。来自检测器16的流出物废弃溶液经过再循环，用作被导引到电极腔室32和36的电极冲洗溶液。
参见图7，一个CO2移除装置被用作一个一体化设备的一个区段，该一体化设备包括一个CO2移除区段和一个电解水流(例如水性洗脱液)净化器区段。在这一装置中，抑制器在该一体化装置的外部。将用与图2的CO2移除区段相同的数字表示相同的部件。
特定地参见图7，将一个第三阴离子交换膜110与第二阴离子交换膜28在膜28的与碱性介质24相反的一侧上间隔开。一个水流净化区段112由阴离子交换膜28与110之间的空间界定。净化区段112进一步包括了安置于膜28与110之间的空间中的水流净化离子交换介质114。此处，电极腔室36中的电极34(一个阴极)安置于阴离子交换膜110的与水性净化阴离子交换介质114不同的一侧上。
如图7中所示出，该装置仅含有三个(阴离子)交换膜。此外，这一装置中仅有两个在电极腔室32和36内部的腔室，与图2-6的三腔室一体化装置不同。此外，这些电极的极性与图1-5中相反。由此，在这一装置中，电极30为一个阳极，而电极34为一个阴极。如所示出，准备净化的水流包括例如呈一种阳离子氢氧化物(如氢氧化钾或氢氧化钠)形式的洗脱液，它是在该一体化装置外部产生。此处，该一体化装置为与一个CO2移除装置组合的一个电解洗脱液净化器，它用作一个离子色谱系统的一部分，该离子色谱系统在一个水源与该净化器之间包括一个电解洗脱液产生器。如下文将描述，该洗脱液产生器、色谱分离器以及抑制器在该一体化装置的外部。
再次参见图7，来自一个储集器116的净化水(如去离子水)在管线118中被导引到一个前述类型的电解洗脱液产生器120。该洗脱液流在管线121中被导引到净化器区段112的入口并且流过净化器区段介质114，穿过管线122到阴离子分离器124。样本于样本注射器126中被注射。在分离器124中分离样本离子物质之后，该洗脱液流过外部电解抑制器128(如由戴安公司以ASRS(阴离子自生式抑制器)的名称出售的类型)，并且进入上文所描述的类型的CO2移除装置区段20中的管道14的入口14a。
该净化器离子交换介质114包括可交换的阴离子，适合地为阴离子交换树脂的一个流通床或具有阴离子交换位点的一个整料。一种优选的阴离子交换介质为高容量阴离子交换树脂(如道威克斯1×8(氢氧根形式))或高容量阴离子交换整料(如用于戴安阳离子阿特拉斯(DionexCationAtlas)抑制器中的介质)。该阴离子交换介质用以保留和移除污染阴离子，包括碳酸根。污染物阴离子和碳酸根可以源于该水源116中或源自该洗脱液产生器并且有损色谱分析。在注射阀之前从该洗脱液中移除污染物阴离子使色谱法有所改进。该溶液离开管道14并且被检测器16(适合地为一个电导率检测器的电导池)检测。来自检测器16的废弃流出物可以在一条再循环管线130中流动以冲洗电极腔室32中的电极(阳极)30。穿过腔室32之后，该溶液还可以通过在管线132中流动到腔室36用于冲洗腔室36中的阴极34。或者，在一个次优选的实施例中，来自检测器16的流可以是反向的，使得其在流到腔室32之前流到腔室36。
在图7的实施例中，该抑制器在该一体化CO2移除和洗脱液净化器装置的外部。另外，净化区段112处的洗脱液于产生器120中的该电解洗脱液的高压力侧上操作，使得净化区段112可以具有一个超过该阴离子分离器124的操作压力的压力等级。在操作中，在电极(阴极)34处所产生的氢氧根离子流经阴离子交换膜110进入净化器区段112。该洗脱液净化器区段112从该电解产生的洗脱液中移除痕量阴离子杂质。在该阳极30处，通过水的电解产生水合氢离子。该水合氢与从该净化器区段112和该CO2移除区段20中迁移的氢氧根或痕量阴离子配对。存在于该洗脱液中的实质上全部碳酸根(来自经注射的样本或来自被该碱性洗脱液吸收的环境CO2)都将在该净化器区段20中被移除。
在由图8示出的另一实施例中，在一个一体化装置中一个电解水净化区段与一个CO2移除区段组合。对图6、7和8的系统将用相同的数字表示与前述图相同的部分。此处来自储集器90的去离子水在管线92中流到一个包括水净化离子交换介质142的水净化区段140。一个第三阴离子交换膜144安置于阴离子膜28的与CO2移除区段20不同的一侧上并且与膜28间隔开。膜28与144之间的空间(中心流动腔室60)填充有离子交换介质61(如混合或复合的离子交换树脂)。介质61含有阴离子和阳离子交换填料并且充当由水分裂产生的水合氢和氢氧根的一个来源。所产生的氢氧根穿过阴离子交换膜28并且用以再生碱性介质24。在介质61中产生的水合氢离子充当着通过阴离子交换膜144从净化区段140中移除的污染物阴离子的平衡离子。
水净化区段140在一侧上由阴离子交换膜144界定并且在另一侧上由间隔的阳离子交换膜146界定。电极腔室36中的电极(阴极)34安置于阳离子交换膜146的与水净化区段140相反的一侧上。
在区段140中净化的水流到洗脱液产生器120，该洗脱液产生器产生氢氧化物洗脱液。在洗脱液产生器120下游的样本注射器126处注射样本。所产生的洗脱液流入阴离子分离器124中，到关于图7所描述的类型的外部抑制器128。在流过抑制器128之后，该溶液流入CO2移除区段20中的管道14并且从那儿到检测器16。
在流过检测器16之后，该废弃物溶液可以由三通64分流，使得一部分作为一个冲洗溶液流过腔室32中的电极30，并且从那儿在管线132中作为用于电极34和腔室36的一个冲洗液。如关于图7那样，在一个次优选的实施例中，穿过这些电极腔室的流的方向可为反向的。
此处，水净化区段140进一步净化来自源90的水。该净化器介质142可以仅含有阴离子交换树脂，但优选地还含有阳离子交换树脂以容纳污染物阳离子。该离子交换介质142用以从用于产生电解洗脱液的馈料水中移除痕量离子污染物。在一个实施例中，该离子交换介质142为至少部分阴离子的。它可以在区段140的入口处含有一层阴离子交换介质142a，与膜144相邻并且也与朝向区段140的出口安置的一层混合或复合的离子交换材料142b相邻。一种混合的树脂典型地为阴离子和阳离子交换材料的一种混合物，其中该混合物的阴离子与阳离子容量比为约1∶1。一种复合的离子交换介质为阴离子和阳离子交换材料的混合物，其中容量比大于或小于1。一种复合混合物的典型比率大于1.2或小于0.8(阴离子与阳离子容量比)。净化区段140的入口处的一层阴离子交换介质142a改良了阴离子物质的移除。阳离子物质在朝向净化腔室140的出口的一个第二介质层142b中被移除。接近该出口的混合或复合的离子交换材料层142b改良了阳离子物质的移除并且还产生水合氢和氢氧根(经由水分裂)以再生该阴离子交换和混合／复合层。在另一实施例中，该介质142可以为阴离子交换、混合的阴离子和阳离子交换材料或阴离子和阳离子交换材料的一种复合物。
前述系统的优势包括将如下各项组合成一个单一装置：一个CO2移除装置和一个抑制器或一个CO2移除装置和一个洗脱液或水净化器或其组合。该装置可以用于碳酸盐和氢氧化物洗脱液。
为了进一步说明本发明，以下提供非限制性实例。
实例1：使用图1的装置从一个经抑制的碳酸盐洗脱液中移除CO2
使用经机器加工的高密度聚乙烯部件建构如图1所示的一个电解二氧化碳移除装置，以保留电极、膜以及树脂。该经机器加工的主体具有一个内孔，该内孔具有一个0.95cm的直径和一个3.8cm的长度。这一空腔界定了碱性腔室(或脱碳酸腔室)。该主体在每个末端上都在外部带有螺纹，允许在内部带有螺纹的端盖将该主体封端。该主体的每个末端都具有一个垂直于该孔的母型1/4-28配件，该配件将该脱碳酸腔室连接到该主体的外部。从XN-5340挤压型聚丙烯网(明尼苏达州明尼阿波利斯市的工业网公司(IndustrialNetting，Inc，Minneapolis，MN))中建构出一个圆筒形管道套筒。该管道套筒直径为约0.6cm并且长度为3.2cm。围绕该管道套筒包裹一个长150cm的300μmid×420μmod的经硅酮涂布的聚丙烯管道(加利福尼亚州森尼维耳市CRD管道戴安公司(CRDtubing，DionexCorp.，Sunnyvale，CA))，并且将该管道的末端插入穿过该1/4-28配件通孔，因此将这些管道末端引到该主体的外部。随后将这些CRD管道末端插入5cm的0.020″×0.062″特富泽尔(Tefzel)管道中以给该CRD管道装上套筒，允许该管道连接到标准色谱配件。将带有螺纹的螺钉和套圈附接到该特富泽尔管道的每个末端，将该CRD管道密封到富泽尔套筒和经机器加工的主体中。
在每个端盖中放置铂电极。阴离子交换膜(电学纯优质物I-200阴离子膜(ElectropureExcellionI-200anionmembrane)-氢氧根形式，加利福尼亚州圣克利门蒂岛雪纯公司(SnowPureInc，SanClemente，CA)的一个产品)以与形成阳极和阴极腔室的这些电极直接接触的形式放置。随后将阳极腔室端盖组件拧到该主体上。该脱碳酸腔室填充有呈氢氧根形式的阴离子交换树脂(DOWEXTM1×4-200目，密歇根州米德兰市陶氏化学公司(DowChemicalCompany，Midland，MI)的一个产品)。随后逐滴添加氢氧化钠(0.25M)以填充该脱碳酸腔室。最终，将阴极腔室端盖组件拧到该主体的相反末端上以密封该脱碳酸腔室。
使用一个戴安DX500离子色谱系统(加利福尼亚州森尼维耳市戴安公司的一个产品)测试图1的装置，该系统由一个GP50泵、两个CD25电导率检测器和一个LC30色谱箱组成。注射阀装有一个20μL环并且注射一种阴离子标准物(表I)。将4.5mM碳酸钠和1.4mM碳酸氢钠的一种洗脱液以1.2mL／min的流速泵送到一个分析型阴离子交换柱(AG22／AS22，加利福尼亚州森尼维耳市戴安公司的一个产品)并且随后到一个戴安ASRS-300电解抑制器。在该ASRS的洗脱液出口处放置一个第一电导池。该经抑制的洗脱液从该第一电导池连接到上文所描述的电解式CO2酸移除装置的入口(阳极端)。来自该装置出口的洗脱液流被导引到第二电导池。该第二电导池出口流到装置阴极腔室，随后阳极腔室并且最终到ASRS再生剂并且到废弃物。使用一个安捷伦E3611A直流电源(加利福利亚州圣克拉拉市安捷伦公司(AgilentCorp.，SantaClara，CA))以50mA的恒定电流(约30V)向图1的装置提供电力。图9是一个由上述系统得到的七种阴离子标准物的一个色谱图。来自该抑制器的背景电导率为17.9μS／cm。穿过该装置之后，背景电导率降低到1.22μS／cm。这表示背景电导率有一个93.2％的降低。
使用图1的系统通过将流速降低到0.60mL／min产生图10的色谱图。在该较低流速下，来自该抑制器的背景电导率从17.0μS／cm降低到0.72μS／cm，表示背景电导率有一个95.8％的降低。该较低流速增加了在脱碳酸管道中的滞留时间，从而与较高流速相比改良了二氧化碳的移除。
表I
实例2.使用图1的装置移除CO2
在这一实例中，将去离子水直接泵送到第一电导池(无分离柱或抑制器)。该第一电导池所测量的去离子水的电导率为0.82μS／cm。从该第一电导池开始，该水随后被导引到图1的装置的入口。在第二电池处测量的电导率为0.23μS／cm，表明该图1装置从去离子水中移除二氧化碳的能力。
实例3.使用图2的一体化电解抑制器和二氧化碳移除装置移除CO2和抑制
使用经机械加工的高密度聚乙烯部件建构如图2中所示的一个一体化电解阴离子抑制器和二氧化碳移除装置。该装置由两个主体、一个连接这些主体的连接器以及两个端盖组成。该连接器具有一个直径为0.95cm的通孔并且该通孔的深度为0.95cm。该连接器还具有两个允许液体流通过该连接器的1/4-28母型配件。如实例1中所描述，建构一个主体作为脱碳酸腔室，但其中将用于形成阳极腔室的端盖用一个连接器替代。该连接器在脱碳酸腔室一侧上含有一个阴离子交换膜。该连接器填充有呈水合氢形式的阳离子交换树脂(DOWEXTM50×4-200目，密歇根州米德兰市陶氏化学公司的一个产品)。在该连接器的抑制器腔室一侧上放置一个阳离子交换膜(电学纯优质物I-100阳离子交换膜，加利福利亚州圣克利门蒂岛雪纯公司的一个产品)。随后，将第二主体(抑制器区段)附接到该连接器和填充有阳离子交换树脂(DOWEXTM50×4-200目，密歇根州米德兰市陶氏化学公司的一个产品)的主体。将一个阳离子交换膜放置于该抑制腔室主体的阳极腔室一侧上。将一个铂电极(阳极)放置于阳极端盖并将该端盖附接到该抑制腔室主体。
使用一个戴安DX500离子色谱系统(加利福尼亚州森尼维耳市戴安公司的一个产品)测试图2的装置，该系统由一个GP50泵、两个CD25电导率检测器以及一个LC30色谱箱组成。将4.5mM碳酸钠和1.4mM碳酸氢钠的一个洗脱液以1.2mL／min的流速泵送到一个分析型阴离子交换柱(AG22／AS22，加利福利亚州森尼维耳市戴安公司的一个产品)。从该分析柱，该流被导引到抑制器区段的入口。在图2的装置的抑制器区段的洗脱液出口处放置一个第一电导池。从该第一电导池，该经抑制的洗脱液随后被导引到CO2移除区段腔室的入口并且随后到第二电导池。从该第二电导池，该流(经由一个三通)被分流并且被导引到阴极腔室和中心流动腔室(连接器)。来自阴极腔室的流穿过阳极腔室并且随后到废弃物。使用一个安捷伦E3611A直流电源(加利福尼亚州圣克拉拉市安捷伦公司)以40mA的一个恒定电流(约50V)向图2的装置提供电力。图11是一个由上述系统得到的七种阴离子标准物的一个色谱图。来自该抑制器腔室的背景电导率为19.0μS／cm并且在穿过该脱碳酸腔室后，该背景电导率降低到1.54μS／cm，表明背景电导率有一个91.9％的降低。

Claims (35)

1.一种电解式CO2移除装置，包括
(a)一个包括碱性介质的碱性腔室，该碱性介质包含一种水性阳离子氢氧化物溶液；
(b)一个实质上阻断水通过的可透过CO2的屏障，所述碱性介质在所述可透过CO2的屏障的一侧上；
(c)一个液体样本流的流动通道，该液体样本流的流动通道在所述可透过CO2的屏障的与所述碱性腔室相反的一侧上，并且具有一个入口和一个出口；
(d)一个第一阴离子交换膜，该第一阴离子交换膜在所述碱性腔室的一侧上；
(e)一个第二阴离子交换膜，该第二阴离子交换膜在所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上；
(f)一个第一电极，该第一电极在所述第一阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上；以及
(g)一个第二电极，该第二电极在所述第二阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上。
2.如权利要求1所述的移除装置，其中所述碱性介质进一步包含阴离子交换填料。
3.如权利要求1所述的移除装置，其中所述可透过CO2的屏障能够在流过所述样本流的流动通道的一个含CO2的液体流中移除至少90%的CO2。
4.如权利要求1所述的移除装置，其中所述可透过CO2的屏障是实质上不静电保留带电的离子物质的。
5.如权利要求1所述的移除装置，其中所述可透过CO2的屏障包括管道，所述液体样本流的流动通道包括所述管道的内部，并且所述碱性腔室包括一个在所述管道外部并且与其接触的腔室。
6.如权利要求1所述的移除装置，该移除装置是在一个液相色谱系统中，该液相色谱系统进一步包括了具有一个入口和一个出口的一个液相色谱分离器，所述分离器出口与所述液体流的流动通道的入口呈流体联通。
7.如权利要求6所述的移除装置，进一步包括
(h)第一和第二电极腔室，其中安置所述第一和第二电极；以及
(i)具有一个入口和出口的一个检测器，所述液体样本流的流动通道与所述检测器入口呈流体联通，并且所述检测器出口与所述第一电极腔室呈流体联通。
8.如权利要求7所述的移除装置，其中所述第一电极腔室与所述第二电极腔室呈流体联通。
9.如权利要求7所述的移除装置，其中从所述分离器出口到所述液体流的流动通道的流体联通是与所述移除装置的唯一的流体源联通。
10.如权利要求6所述的移除装置，进一步包括一个抑制器，该抑制器具有一个入口和一个出口，所述抑制器入口与所述分离器出口呈流体联通并且所述抑制器出口与所述液体样本流的流动通道呈流体联通。
11.一种一体化组合设备，该一体化组合设备在一个区段中包括如权利要求1所述的移除装置并且在另一区段中包括一个抑制器，所述组合设备进一步包括
(h)一个抑制器区段，包括阳离子交换填料和侧接所述阳离子交换填料的相反侧的、间隔开的第一和第二阳离子交换膜；
(i)一个中心流动通道，该中心流动通道由所述第二阴离子交换膜与所述第一阳离子交换膜之间的空间界定，进一步包括离子交换介质，并且具有一个入口和一个出口，所述第二电极安置于所述第二阳离子交换膜的与所述阳离子交换填料不同的一侧上。
12.如权利要求11所述的组合设备，该组合设备与具有一个入口和一个出口的一个检测器组合，所述样本流的流动通道的出口通过一个第一导管与所述检测器入口呈流体联通并且所述检测器出口与所述第一电极呈流体联通。
13.如权利要求12所述的组合设备，其中所述检测器出口与所述中心流动通道呈流体联通。
14.如权利要求12所述的组合设备，该组合设备是在一个液相色谱系统中，该液相色谱系统进一步包括了具有一个入口和一个出口的一个液相色谱分离器，所述分离器出口与所述抑制器区段呈流体联通。
15.如权利要求11所述的组合设备，其中所述可透过CO2的屏障在其样本流的流动通道侧上实质上是不带电的。
16.如权利要求11所述的组合设备，其中所述第二电极通过一个第二导管与所述中心流动通道入口呈流体联通。
17.如权利要求16所述的组合设备，进一步包括一个安置于该第二导管中的气体移除装置。
18.如权利要求12所述的组合设备，进一步包括一个安置于所述第一导管中的离子交换阱。
19.如权利要求11所述的组合设备，其中所述可透过CO2的屏障包括管道，所述液体样本流的流动通道包括所述管道的内部，并且所述碱性腔室包括一个在所述管道外部并且与其接触的腔室，所述检测器出口通过一个第三导管与所述中心流动通道入口呈流体联通。
20.如权利要求19所述的组合设备，该组合设备在所述第三导管中进一步包括一个离子交换阱。
21.如权利要求11所述的组合设备，该组合设备与一个水源、具有一个入口和一个出口的一个洗脱液产生器以及具有一个入口和一个出口的一个色谱分离器组合，所述水源与所述中心流动通道入口呈流体联通，所述中心流动通道出口与所述洗脱液产生器入口呈流体联通，所述洗脱液产生器出口与所述分离器入口呈流体联通并且所述分离器出口与所述抑制器区段阳离子交换填料呈流体联通。
22.一种包括如权利要求1所述的CO2移除装置和一个水流净化器装置的组合设备，所述组合设备进一步包括
(h)一个第三阴离子交换膜，该第三阴离子交换膜与所述第二阴离子交换膜在所述第二阴离子交换膜的与所述碱性腔室相反的一侧上间隔开；
(i)一个中心流动通道，该中心流动通道由所述第二与第三阴离子交换膜之间的空间界定，进一步包括离子交换介质；
(j)一个阳离子交换膜，该阳离子交换膜与所述第三阴离子交换膜间隔开；以及
(k)一个水流净化器区段，该水流净化器区段由所述第三阴离子交换膜与所述阳离子交换膜之间的空间界定，所述水流净化区段进一步包括了安置于所述最后提到的空间中的水流净化离子交换介质，所述第二电极也安置于所述阳离子交换膜的与所述水流净化器区段不同的一侧上。
23.一种包括如权利要求1所述的CO2移除装置和一个水流净化器装置的组合设备，进一步包括
(h)一个第三阴离子交换膜，该第三阴离子交换膜与所述第二阴离子交换膜在所述第二阴离子交换膜的与所述碱性介质相反的一侧上间隔开；以及
(i)一个水流净化区段，该水流净化区段由所述第二与第三阴离子交换膜之间的空间界定，所述水流净化区段进一步包括了安置于所述最后提出的空间中的水流净化离子交换介质，所述第二电极也在所述第三阴离子交换膜的与所述水流净化阴离子交换介质不同的一侧上。
24.一种从含有CO2的水性液体样本流中移除CO2的方法，所述方法包括
(a)使所述含有CO2的水性液体样本流从一个包括了包含一种水性阳离子氢氧化物溶液的碱性介质的碱性腔室流过一个电解式CO2移除装置中在一个可透过CO2的屏障的一侧上的一个液体样本流的流动通道，所述可透过CO2的屏障允许CO2气体通过但实质上阻挡水通过；以及
(b)使一个电流穿过所述碱性腔室的一侧上的一个第一阴离子交换膜，该电流是从所述第一阴离子交换膜的与所述碱性腔室相反的一侧上的一个阴极，所述电流穿过所述碱性腔室和所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上的一个第二阴离子交换膜到达所述碱性腔室的与所述第二阴离子交换膜相反的一侧的一个阳极，以再生所述碱性介质。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述可透过CO2的屏障是实质上不静电保留带电的离子物质的。
26.如权利要求24所述的方法，其中在进行所述方法时移除所述液体样本流中至少90%的CO2。
27.如权利要求24所述的方法，其中在进行所述方法时所述阳离子氢氧化物溶液为非流动的。
28.如权利要求24所述的方法，其中所述碱性介质进一步包括阴离子交换填料。
29.如权利要求24所述的方法，其中所述可透过CO2的屏障包括管道，所述液体样本流的流动通道包括所述管道的内部，并且所述碱性腔室包括一个在所述管道外部并且与其接触的腔室。
30.如权利要求24所述的方法，进一步包括对所述液体样本流中的分析物进行色谱分离，并且其中所述液体样本流为步骤（a）的液体样本流。
31.如权利要求24所述的方法，进一步包括在色谱分离与CO2移除之间抑制所述液体样本流。
32.如权利要求24所述的方法，进一步包括使从液体样本流的流动通道流出的液体样本流流过一个检测器，并且对应地经过一个阴极腔室中的所述阴极和一个阳极腔室的所述阳极。
33.如权利要求24所述的方法，其中进入所述移除装置的唯一液体来源是步骤（a）中的流动的水性液体流。
34.如权利要求24所述的方法，进一步包括在步骤（a）之前抑制所述样本流，所述方法在一个组合的电解式CO2移除和抑制器装置中进行，所述方法包括
（c）在步骤（a）之前，通过使所述样本流流过所述组合装置的一个抑制器区段中的阳离子交换填料以电解法抑制包括经分离的分析物的所述液体样本流，该抑制器区段在所述阳离子交换填料的相反两侧上分别侧接有第一和第二阳离子交换膜；以及
（d）使一种水性液体流过在一侧上侧接有所述第一阴离子交换膜并且在另一侧上侧接有所述第一阳离子交换膜的一个中心流动通道，所述中心流动通道包括离子交换介质，所述电流也穿过所述中心流动通道、所述第一阳离子交换膜、所述阳离子交换填料以及第二阳离子交换膜到所述碱性腔室的与所述第二阳离子交换膜相反的一侧上的一个阳极。
35.如权利要求24所述的方法，进一步包括使用一个电解式CO2移除与水流净化器的组合装置来净化一个水性洗脱液流，所述方法进一步包括
（c）在步骤（a）之前，使一个洗脱液流流过所述组合装置的一个水流净化器区段，所述净化器区段包括了侧接有所述第一阴离子交换膜和一个第三阴离子交换膜的水流净化器离子交换介质，使所述电流从所述第三阴离子交换膜的与所述水流净化器区段相反的一侧上的一个阴极穿过所述水流净化器离子交换介质和所述碱性介质到达所述阳极。
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