CN103487552A - 总有机碳检测范围扩展系统 - Google Patents

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本发明公开了一种总有机碳检测范围扩展系统，其中二氧化碳检测器（1）外侧设置有分别与二氧化碳检测器（1）控制连通的反应气体输入管路（2）、与载气源连接的载气管路（3）、第一气体出口管路（4）、第二气体出口管路（5）；所述第一气体出口管路（4）上设置常闭电磁阀（41）；所述载气管路（3）上设置二位三通电磁阀（31）。该系统无需更换检测器或对检测器硬件部件进行更换、调整操作，可检测5ppb-30000ppm范围内任意浓度样品。

Description

总有机碳检测范围扩展系统
技术领域
本发明属于样品检测技术领域，具体涉及一种总有机碳检测范围扩展系统。
背景技术
总有机碳是指水体中溶解性和悬浮性有机物的总量，常以“TOC”表示。TOC是一个快速检定的综合指标，它是以碳的数量表示水中含有机物的总量，通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。
检测过程中总有机碳TOC仪需要测定TC和TIC。总碳（Total Carbon，TC）与总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）之差为总无机碳（totalinorganic carbon，TIC）。TOC仪检测TC时,先把样品中的总碳(总有机碳和总无机碳)氧化成二氧化碳，二氧化碳由二氧化碳检测器测定，再由数据处理把二氧化碳气体含量转换成样品中总碳的浓度。氧化方法包括湿法氧化(过硫酸盐)、高温催化燃烧氧化、紫外氧化等检测方法。
无机碳(TIC)的测定一般可以通过酸解进行，将样品加入到10%磷酸中，总无机碳同磷酸反应生成CO2。在载气的携带下通过除卤素装置进入检测器。
现有的TOC检测器检验范围不够宽，根据检测范围分成多个等级（一般为5ppb-100ppm或100ppm-30000ppm等类似级别），当检测高浓度或者宽浓度范围的二氧化碳时，如果使用5ppb-100ppm范围的TOC检测器测定高浓度样品，检测器会达到饱和，而无法得到正确结果。。现有技术中遇到此种情况时，往往需要稀释样品或更换高浓度检测器。本发明因此而来。
发明内容
本发明目的在于提供一种总有机碳检测范围扩展系统，解决了现有技术中进行大动态浓度范围样品精密检测时，往往需要更换检测器或对样品进行稀释等问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种总有机碳检测范围扩展系统，包括二氧化碳检测器，其特征在于所述二氧化碳检测器外侧设置有分别与二氧化碳检测器控制连通的反应气体输入管路、与载气源连接的载气管路、第一气体出口管路、第二气体出口管路；所述第一气体出口管路上设置常闭电磁阀；所述载气管路上设置二位三通电磁阀，当测定高浓度样品时，常闭电磁阀开启，二位三通电磁阀控制连通载气源与二氧化碳检测器，载气经载气管路进入二氧化碳检测器内，同时反应气体由反应气体输入管路进入二氧化碳检测器检测后由第一气体出口管路排出；当测定低浓度样品时，常闭电磁阀关闭，二位三通电磁阀控制连通二氧化碳检测器与第二气体出口管路，反应气体由反应气体输入管路进入二氧化碳检测器检测后经二位三通电磁阀由第二气体出口管路排出。
优选的，所述二氧化碳检测器上设置有反应气体入口、第一气体出口和气体旁路接口，所述二氧化碳检测器通过反应气体入口与反应气体输入管路连通；所述二氧化碳检测器通过第一气体出口与常闭电磁阀控制连通的第一气体出口管路连通；所述二氧化碳检测器通过气体旁路接口与二位三通电磁阀控制的载气管路连通。
优选的，所述二位三通电磁阀设置有载气入口、与第二气体出口管路连通的反应气出口、反应气入口，当载气入口与反应气入口连通时，反应气出口关闭，载气管路与二氧化碳检测器连通，载气由载气管路经二位三通电磁阀进入二氧化碳检测器内；当反应气入口与反应气出口连通时，载气入口关闭，二氧化碳检测器通过二位三通电磁阀与第二气体出口管路连通，反应气体由二氧化碳检测器内经二位三通电磁阀排入第二气体出口管路。
优选的，所述反应气体输入管路上设置第一稳流阀，反应气体经第一稳流阀稳流后由反应气体入口连入二氧化碳检测器内。
优选的，所述载气管路上还设置第二稳流阀，所述第二稳流阀设置在二位三通电磁阀与载气源间的载体管路上，载气经第二稳流阀稳流后经二位三通电磁阀控制由第二气体出口连入二氧化碳检测器内。
优选的，所述第一稳流阀的流量小于或等于第二稳流阀流量。
优选的，所述二氧化碳检测器包括检测暗室，所述检测暗室内设置光源和与光源配合的二氧化碳传感器。
优选的，所述反应气体入口、第一气体出口、气体旁路接口均设置在检测暗室上，并与检测暗室连通。
优选的，所述反应气体入口与第一气体出口处于检测暗室的同一高度水平。
本发明技术方案中二氧化碳检测器（TOC检测器）、常闭电磁阀、二位三通电磁阀、稳流阀几个部件可以通过计算机软件进行协调控制。当待测样品的浓度范围为低浓度如5ppb-100ppm时，操作者切换到低浓度检测模式，即反应气体由反应气体入口进入检测器，第一气体出口外侧的常闭电磁阀闭合（关闭第一气体出口管路），气体经二位三通电磁阀的反应气体出口导出二氧化碳检测器。当待测样品的浓度范围为高浓度（如100ppm-30000ppm时，操作者切换到高浓度检测模式，反应气体由反应气体入口进入检测器；与此同时，经二位三通电磁反应气体出口关闭（关闭第二气体出口管路），二位三通电磁阀的载体入口与检测器接通，由载气入口导入100-250ml/min气体（O2/N2），第一气体出口外侧的常闭电磁阀同时打开，反应气体由此导出检测器。
本发明技术方案得到的TOC检测范围扩展系统主要设置有二氧化碳检测器（TOC检测器）、常闭电磁阀、二位三通电磁阀、稳流阀几个构成部件。进行大范围浓度的样品检测时，不用对任何仪器硬件部件进行调整操作，只需在计算机软件中选择高档或低档，就能测试5ppb-30000ppm范围内任意浓度样品。
本发明技术方案TOC检测范围扩展系统优选在使用预先编程（如软件）控制切换检测模式。本发明载气气体类型根据总碳的检测原理不同，采用不同的载气源。如采用紫外氧化时，可以通入氮气、氩气等惰性气体，如采用高温氧化燃烧法氧化时，可以通入氧气等。当二氧化碳检测器与载气管路连通时，载气的气体流量需要进行控制，优选采用在流量与气体输入管路的反应气体流量相等或者稍大于气体输入管路的反应气体流量。这样可以保证反应气体较快通过二氧化碳检测器。这样，本发明的系统就无需更换检测器或对样品进行稀释，可检测5ppb-30000ppm范围内任意浓度样品。
本发明的范围扩展系统在反应气体浓度不同即检验范围不同时的系统工作流程如下：
待测样品的浓度范围为低浓度5ppb-100ppm，反应气体由反应气体入口直接进入检测器，此时，常闭电磁阀闭合，气体经二位三通电磁阀的反应气体出口（即气体排出口）导出检测器；
待测样品的浓度范围为高浓度100ppm-30000ppm，反应气体由反应气体入口进入检测器，同时二位三通电磁的反应气体出口关闭，由二位三通电磁阀的载气入口导入载气气体、经二位三通电磁阀的反应气体入口送入检测器，并且常闭电磁阀同时打开，气体由常闭电磁阀导出检测器。ppm，即partper million，表达溶液浓度时，1ppm即为1μg/mL。ppb，即part per billion，表示液体浓度时，是1‰ppm。
经实际实验证实，本发明的TOC范围扩展系统安装成功后在测试过程中，只需要在软件中选择对应的方法即可直接测试，安装后多次的连续测试性能良好无异常。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
本发明技术方案通过二位三通电磁阀控制二氧化碳检测器与载气管路或第二气体出口管路的连通；当检测高浓度二氧化碳时，常闭电磁阀开启，通过二位三通电磁阀控制载气管路与二氧化碳检测器的连通，载气进入二氧化碳检测器，反应气体经二氧化碳检测器检测后由第一气体出口排入第一气体出口管路；当检测低浓度二氧化碳时，常闭电磁阀关闭，通过二位三通电磁阀控制二氧化碳检测器与第二气体出口管路的连通，反应气体经二氧化碳检测器检测后由气体旁路接口经二位三通电磁阀排入第二气体出口管路。该系统无需更换检测器或对样品进行稀释，可检测5ppb-30000ppm范围内任意浓度样品。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明总有机碳检测范围扩展系统的结构示意图；
图2为图1的A处放大图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例
如图1和图2所示，该总有机碳检测范围扩展系统，包括二氧化碳检测器1，所述二氧化碳检测器1外侧设置有分别与二氧化碳检测器1控制连通的反应气体输入管路2、与载气源连接的载气管路3、第一气体出口管路4、第二气体出口管路5；所述第一气体出口管路4上设置常闭电磁阀41；所述载气管路3上设置二位三通电磁阀31，当测定高浓度样品时时，常闭电磁阀41开启，二位三通电磁阀控制连通载气源与二氧化碳检测器1，载气经载气管路3进入二氧化碳检测器内，同时反应气体由反应气体输入管路2进入二氧化碳检测器1检测后由第一气体出口管路4排出；当测定低浓度样品时，常闭电磁阀41关闭，二位三通电磁阀控制连通二氧化碳检测器1与第二气体出口管路5，反应气体由反应气体输入管路2进入二氧化碳检测器1检测后经二位三通电磁阀31由第二气体出口管路5排出。
所述二氧化碳检测器1上设置有反应气体入口11、第一气体出口12和气体旁路接口13，所述二氧化碳检测器1通过反应气体入口11与反应气体输入管路2连通；所述二氧化碳检测器1通过第一气体出口12与常闭电磁阀41控制连通的第一气体出口管路4连通；所述二氧化碳检测器1通过气体旁路接口13与二位三通电磁阀31控制的载气管路3连通。
所述二位三通电磁阀31设置有载气入口311、与第二气体出口管路连通的反应气出口312、反应气入口313，当载气入口311与反应气入口313连通时，反应气出口312关闭，载气管路3与二氧化碳检测器1连通，载气由载气管路经二位三通电磁阀进入二氧化碳检测器内；当反应气入口313与反应气出口312连通时，载气入口311关闭，二氧化碳检测器1通过二位三通电磁阀31与第二气体出口管路5连通，反应气体由二氧化碳检测器1内经二位三通电磁阀排入第二气体出口管路5。
所述反应气体输入管路2上设置第一稳流阀21，反应气体经第一稳流阀21稳流后由反应气体入口11连入二氧化碳检测器1内。
所述载气管路3上还设置第二稳流阀32，所述第二稳流阀32设置在二位三通电磁阀31与载气源间的载体管路上，载气经第二稳流阀32稳流后经二位三通电磁阀控制由第二气体出口连入二氧化碳检测器1内。
所述第一稳流阀的流量小于或等于第二稳流阀流量。
所述二氧化碳检测器1包括检测暗室14，所述检测暗室内设置光源15和与光源15配合的二氧化碳传感器16。
所述反应气体入口11、第一气体出口12、气体旁路接口13均设置在检测暗室上，并与检测暗室连通。
所述反应气体入口11与第一气体出口12处于检测暗室的同一高度水平。
在反应气体浓度不同即检验范围不同时的系统工作流程如下：
浓度范围为低浓度5ppb-100ppm，反应气体由反应气体入口直接进入检测器，此时，常闭电磁阀闭合，气体经二位三通电磁阀的反应气体出口（即气体排出口）导出检测器；
浓度范围为高浓度100ppm-30000ppm，反应气体由反应气体入口进入检测器，同时二位三通电磁的反应气体出口关闭，由二位三通电磁阀的载气入口导入载气气体、经二位三通电磁阀的反应气体入口送入检测器，并且常闭电磁阀同时打开，气体由常闭电磁阀导出检测器。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种总有机碳检测范围扩展系统，包括二氧化碳检测器（1），其特征在于所述二氧化碳检测器（1）外侧设置有分别与二氧化碳检测器（1）控制连通的反应气体输入管路（2）、与载气源连接的载气管路（3）、第一气体出口管路（4）、第二气体出口管路（5）；所述第一气体出口管路（4）上设置常闭电磁阀（41）；所述载气管路（3）上设置二位三通电磁阀（31），当测定高浓度样品时，常闭电磁阀（41）开启，二位三通电磁阀控制连通载气源与二氧化碳检测器（1），载气经载气管路（3）进入二氧化碳检测器内，同时反应气体由反应气体输入管路（2）进入二氧化碳检测器（1）检测后由第一气体出口管路（4）排出；当测定低浓度样品时，常闭电磁阀（41）关闭，二位三通电磁阀控制连通二氧化碳检测器（1）与第二气体出口管路（5），反应气体由反应气体输入管路（2）进入二氧化碳检测器（1）检测后经二位三通电磁阀（31）由第二气体出口管路（5）排出。
2.根据权利要求1所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述二氧化碳检测器（1）上设置有反应气体入口（11）、第一气体出口（12）和气体旁路接口（13），所述二氧化碳检测器（1）通过反应气体入口（11）与反应气体输入管路（2）连通；所述二氧化碳检测器（1）通过第一气体出口（12）与常闭电磁阀（41）控制连通的第一气体出口管路（4）连通；所述二氧化碳检测器（1）通过气体旁路接口（13）与二位三通电磁阀（31）控制的载气管路（3）连通。
3.根据权利要求2所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述二位三通电磁阀（31）设置有载气入口（311）、与第二气体出口管路连通的反应气出口（312）、反应气入口（313），当载气入口（311）与反应气入口（313）连通时，反应气出口（312）关闭，载气管路（3）与二氧化碳检测器（1）连通，载气由载气管路经二位三通电磁阀进入二氧化碳检测器内；当反应气入口（313）与反应气出口（312）连通时，载气入口（311）关闭，二氧化碳检测器（1）通过二位三通电磁阀（31）与第二气体出口管路（5）连通，反应气体由二氧化碳检测器（1）内经二位三通电磁阀排入第二气体出口管路（5）。
4.根据权利要求2所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述反应气体输入管路（2）上设置第一稳流阀（21），反应气体经第一稳流阀（21）稳流后由反应气体入口（11）连入二氧化碳检测器（1）内。
5.根据权利要求4所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述载气管路（3）上还设置第二稳流阀（32），所述第二稳流阀（32）设置在二位三通电磁阀（31）与载气源间的载体管路上，载气经第二稳流阀（32）稳流后经二位三通电磁阀控制由气体旁路接口（13）连入二氧化碳检测器（1）内。
6.根据权利要求4所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述第一稳流阀的流量小于或等于第二稳流阀流量。
7.根据权利要求1所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述二氧化碳检测器（1）包括检测暗室（14），所述检测暗室内设置光源（15）和与光源（15）配合的二氧化碳传感器（16）。
8.根据权利要求7所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述反应气体入口（11）、第一气体出口（12）、气体旁路接口（13）均设置在检测暗室（14）上，并与检测暗室（14）连通。
9.根据权利要求7所述的总有机碳检测范围扩展系统，其特征在于所述反应气体入口（11）与第一气体出口（12）处于检测暗室（14）的同一高度水平。
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