CN2522859Y - 一种测量水中总有机碳的装置 - Google Patents

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蔡乃才
周章华
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Abstract

本实用新型涉及一种测量水中总有机碳的装置，该装置设有液相光催化反应器和气相光催化反应器、电导池以及测量电导池电导的测量仪，液相光催化反应器和气相光催化反应器之间、液相光催化反应器和电导池之间、气相光催化反应器和电导池之间相联通。本实用新型的反应器采用湿式光催化与气相光催化相结合的反应体系。水样酸化后，从水样中挥发出来的有机物在气相光催化室被氧化，无挥发性的有机物在液相中被光催化氧化。因此测量的结果可代表水样中真实的总有机碳。本实用新型造价为1－2万元人民币。它具有结构简单合理，技术原理先进，制造成本低，性能可靠，测量灵敏度高(下限0.6μg/L左右)，测量时间短的优点，具有广泛的推广应用价值。

Description

一种测量水中总有机碳的装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量水中总有机碳的装置。
背景技术
在水中总有机碳(TOC)是反映水体受有机物污染程度的指标。世界各国的污水排放指标均有严格的规定。目前TOC的分析仪主要有两大类型：一类是燃烧氧化法(干式氧化法)，其原理是将驱除水中无机碳的水样送入高温炉中燃烧(680～950℃，以Pt为催化剂)，所有的有机物被转化为CO2和H2O等简单有机物，然后用双波长非分散红外检测器(NDIR)测量CO2的产量，据此换算成TOC值，为驱除水中无机碳，一般采用水酸化后曝气，将无机碳酸盐转化为CO2析出，再注入高温燃烧管中。由于曝气过程会造成水样中挥发性有机物的损失，因此测量结果仅代表不可吹出的有机碳含量。另一类是紫外光催化—过硫酸盐氧化法(湿式氧化法)，其原理是水样被酸化除去无机碳后，在近紫外光(300-400nm)照射下，水样中的有机物被氧化产生CO2(催化剂为TiO2悬浮液，氧化剂为过硫酸钠)，然后由NDIR检测CO2的含量。以上两种TOC分析仪在国外已有商品生产和普遍使用。仪器售价一般在2-4万美元。如此高的价格很难在国内推广使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种价格较低且性能较好的测量水中总有机碳的装置。
本实用新型提供的技术方案是：一种测量水中总有机碳的装置，其特征是：设有液相光催化反应器和气相光催化反应器、电导池以及测量电导池电导的测量仪，液相光催化反应器和气相光催化反应器之间、液相光催化反应器和电导池之间、气相光催化反应器和电导池之间相联通。
上述气相光催化反应器和电导池之间通过气泵相联通。
上述液相光催化反应器和气相光催化反应器中设有紫外光源，气相光催化反应器中设有负载纳米TiO2的非导体材料，液相光催化反应器中设有负载固定态TiO2的Ti片或悬浮态的TiO2。
上述电导池为内盛饱和Ba(OH)2溶液的电导池。
本实用新型的反应器采用湿式光催化与气相光催化相结合的反应体系。水样酸化后，从水样中挥发出来的有机物在气相光催化室被氧化，无挥发性的有机物在液相中被光催化氧化。因此测量的结果可代表水样中真实的总有机碳。本实用新型造价为1-2万元人民币。它具有结构简单合理，技术原理先进，制造成本低，性能可靠，测量灵敏度高(下限0.6μg/L左右)，测量时间短的优点，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
附图为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型包括一个硬质石英玻璃制造的液相和气相光催化反应器2、1、盛有饱和Ba(OH)2溶液的电导池3以及测量电导池电导的测量仪4(可采用现有的智能型电导测量仪)，液相光催化反应器2和气相光催化反应器1之间、液相光催化反应器2和电导池3之间、气相光催化反应器1和电导池3之间通过气管8相联通。
上述联通气相光催化反应器1和电导池3的气管8之间设有微型气泵5。
上述液相光催化反应器2和气相光催化反应器1中设有紫外光源6(高压汞灯和低压汞灯)，气相光催化反应器1中设有负载纳米TiO2的非导体材料，液相光催化反应器2中设有负载固定态TiO2的Ti片或悬浮态TiO2。从而使本实用新型获得较大的有机物氧化速度；一般情况下，十几分钟或数十分钟即可完成一次测量。
本实用新型的工作过程为：将水样从水样加入口7加入液相反应器2中，然后在液相反应器2中加入180mL的二次蒸馏水，用硫酸调整pH值至3，启动微型气泵5，待电导率的读数稳定后加入K2S2O8溶液10-20mL，打开光源，在反应器1、2中产生的CO2通过微型气泵5的作用被送入盛Ba(OH)2饱和溶液的电导池3中，在那里被Ba2+充分吸收，致使溶液的电导率降低。记录溶液电导率随时间的变化直到读数稳定(达到稳定值后，标志着水样中的总有机碳全部被氧化)，可直接显示电导率或TOC的数据，也可由标准曲线求出TOC值。下表为本实用新型测量的几种有机溶液样品的实验结果：
有机溶液样品    浓度(mol/L) 反应时间(min) TOC测量值(mg/L)    TOC理论值(mg/L) 测量值相对于理论值的偏差％
乙酸     2×10-2     16     480     478.6     -0.3
硝基苯     1.0×10-5     35     0.72     0.707     -1.8
硫脲     3.25×10-4     30     3.9     3.94     +1.0
苯酚(C6H6O)     1.24×10-5     20     0.893     0.92     +3.0
对氯苯酚(C6H5Cl)     9.75×10-5     30     7.02     6.85     -2.4

Claims (4)

1.一种测量水中总有机碳的装置，其特征是：设有液相光催化反应器和气相光催化反应器、电导池以及测量电导池电导的测量仪，液相光催化反应器和气相光催化反应器之间、液相光催化反应器和电导池之间、气相光催化反应器和电导池之间相联通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：气相光催化反应器和电导池之间通过气泵相联通。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是：液相光催化反应器和气相光催化反应器中设有紫外光源，气相光催化反应器中设有负载纳米TiO2的非导体材料，液相光催化反应器中设有负载固定态TiO2的Ti片或悬浮态TiO2。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是：电导池为内盛饱和Ba(OH)2溶液的电导池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636652B (zh) * 2007-03-20 2013-01-09 株式会社岛津制作所 总有机碳测定装置
CN110887931A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 华中科技大学 一种光催化便携式水质总有机碳检测装置及检测方法
CN111912933A (zh) * 2019-12-09 2020-11-10 南开大学 一种测量水中总有机碳的方法及系统

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