一种废水水样有机碳分析装置及其工作方法

技术领域

本发明实施例涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种废水水样有机碳分析装置及其工作方法

背景技术

目前，有机污染是水体污染的主要问题，我们的生活中离不开水总有机碳(TOC)是表征水体中有机物质总量的综合指标，它代表了水体中有机物质的总和。TOC不仅能够反应水体受有机物质污染的程度，作为一种生源要素，还能够反应水体中的生命活动情况，而且，TOC对于研究碳的全球循环具有重要的作用。目前，TOC测定已经广泛应用到了江河、湖泊以及海洋监测等方面，逐步成为了水质监测的常规参数。

根据氧化原理不同，通常将TOC测定方法分为三类：

过硫酸钾氧化法：这是比较经典的方法，又称为湿化学氧化法，原理为：除去废水水样中的无机碳，用过硫酸钾做氧化剂，在密封的玻璃安瓿瓶中加热(温度为10CTC左右)，将TOC氧化，分析所产生的CO2来计算废水水样的TOC浓度。该方法设备简单，容易实施，但操作繁琐，精密度不是很高，不易实现自动连续测定。

紫外-过硫酸钾氧化法：在氧化剂过硫酸钾存在下，用高强度紫外光照射废水水样，使其中的有机物分解生成无机碳，根据所产生的CO2或者CH4分析有机碳含量，该法的最大优点是易于自动分析。

燃烧燃烧法(又称干式)：除去无机碳的废水水样，注入装有催化剂的高硼燃烧管中，在高温下将有机物定量氧化成CO2，CO2浓度与废水水样中的有机碳成正比。燃烧氧化-非分散红外吸收法只需一次性转化、流程简单、重现性好。该法对有机物氧化完全，但缺点是测定废水水样时需要的耗材过多，价格较昂贵。

目前市场上已经有利用这些原理制作的有机碳分析仪器，在利用电导率发检测废水中有机碳时，电导率采集器的电信号十分微弱，导致了检测精度低。目前国产有机碳分析仪只适用于工业污水等淡水体系中高浓度TOC的测定，不能满足废水中低浓度TOC的分析。

发明内容

针对传统废水水样有机碳分析仪器在利用电导率法检测废水中有机碳时，电导率采集器的电信号十分微弱，导致了检测精度低的缺陷。本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置。

第一方面，本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置，包括水管、延迟线圈、第一电导率采集器、高硼玻璃管、第二电导率采集器和采样调理模块；

所述管道的出口连接第一电导率采集器，所述第一电导率采集器出口连接高硼玻璃管内延迟线圈的一端，所述高硼玻璃管内延迟线圈的另一端与第二电导率采集器连接，所述高硼玻璃管表面镀有二氧化钛，所述高硼玻璃管的一侧设有紫外灯；所述第一电导率采集器和第二电导率采集器分别连接采样调理模块。

其中，管道连接高硼玻璃管内延迟线圈的一端，所述高硼玻璃管内延迟线圈的另一端与第二电导率采集器连接；所述紫外灯设置于高硼玻璃管表面进行照射。

其中，所述管道的入口连接仪器瓶，所述管道入口设有流量控制阀。

其中，所述第一电导率采集器在前，第二电导率采集器在后，水样通过蠕动泵缓缓流动。

第二方面，本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置的工作方法，其特征在于，包括：

废水水样通过管道进入第一电导率采集器，第一电导率采集器获取第一废水水样的总无机碳浓度信号，总无机碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得第一废水水样的总无机碳浓度；

水样通过镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管时，通过紫外灯照射将第二废水水样中有机物催化分解为二氧化碳，通过第二电导率采集器获取废水水样的总碳浓度信号，总碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总碳浓度；

微处理器根据所述总碳浓度和总无机碳浓度进行数据解析，获得废水水样的总有机碳浓度。

其中，所述方法还包括：通过流量控制阀控制废水水样的流速；其中，所述废水水样的流速为：0.05～0.1ml/min。

本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置，该装置包括高硼玻璃管、第一电导率采集器、迟线圈、第二电导率采集器和采样调理模块；通过高硼玻璃管将废水水样缓慢流入，废水水样先进入第一电导率采集器，第一电导率采集器获取废水水样的总无机碳浓度信号；废水水样流出第一电导率采集器再进入镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管时，通过紫外灯照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳；通过第二电导率采集器获取废水水样的总碳浓度信号，总有机碳浓度即总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值。本发明实施例克服了传统总有机碳分析仪利用电导率法检测废水中有机碳时，电导率采集器信号十分微弱所导致测量精度不够的缺陷，提高废水中总有机碳的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例提供的有机碳分析装置的结构示意图；

图中，1.高硼玻璃管，2.紫外灯；3.第二电导率采集器；4.延迟线圈；5.蠕动泵；6.第一电导率采集器；7.流量控制阀；8.管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于传统的有机碳分析仪器，在利用电导率发检测废水中有机碳时，电导率采集器的电信号十分微弱，导致检测精度较低。目前国产有机碳分析仪只适用于工业污水等淡水体系中高浓度TOC的测定，不能满足废水中低浓度TOC的分析。

因此，本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置，该装置包括高硼玻璃管、第一电导率采集器、迟线圈、第二电导率采集器和采样调理模块；通过高硼玻璃管将废水水样缓慢流入，废水水样先进入第一电导率采集器，第一电导率采集器获取废水水样的总无机碳浓度信号；废水水样流出第一电导率采集器再进入镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管时，通过紫外灯照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳；通过第二电导率采集器获取废水水样的总碳浓度信号，总有机碳浓度即总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值。本发明实施例克服了传统总有机碳分析仪利用电导率法检测废水中有机碳时，电导率采集器信号十分微弱所导致测量精度不够的缺陷，提高废水中总有机碳的测量精度。

图1为根据本发明实施例提供的有机碳分析装置的结构示意图。参照图1，有机碳分析装置包括包括管道8、延迟线圈4、高硼玻璃管1、第一电导率采集器6、第二电导率采集器3和采样调理模块；

所述管道8出口连接第一电导率采集器6，所述第一电导率采集器6出口连接高硼玻璃管1的一端，高硼玻璃管内部是延迟线圈4，所述高硼玻璃管1的另一端与第二电导率采集器3连接，所述高硼玻璃管1表面镀有二氧化钛，所述高硼玻璃管1的一侧设有紫外灯2；所述第一电导率采集器6和第二电导率采集器3分别通过采样调理模块连接微处理器。

本发明实施例提供一种高精度的有机碳分析装置，该装置可用于检测制药工业中纯化水、注射用水和去离子水中有机碳的浓度；也可用于半导体行业中超废水TOC的检测。

具体地，有机碳分析装置包括管道8、延迟线圈4、高硼玻璃管1、第一电导率采集器6、第二电导率采集器3和采样调理模块，管道8出口连接第一电导率采集器6，第一电导率采集器6的出口连接高硼玻璃管1的一端，高硼玻璃管1的另一端与第二电导率采集器3连接。第一电导率采集器6和第二电导率采集器3分别通过采样调理模块连接微处理器。

当废水水样进入有机碳分析装置后，废水水样由管道8进入第一电导率采集器6，第一电导率采集器6获取废水水样的总无机碳浓度信号，总无机碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总无机碳浓度。

废水水样从第一电导率采集器6出口流向镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管1时，通过紫外灯2照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳，接着通过第二电导率采集器3获取废水水样的总碳浓度信号，总碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总碳浓度，总有机碳浓度即总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值。

本实施例利用紫外灯射线在二氧化钛的作用下将第二废水水样中有机化合物氧化成二氧化碳。紫外灯2发出185nm和254nm的光线，使水产生光分解。

H

羟基自由基(OH·)能完全把有机化合物氧化为二氧化碳。

有机物+OH·→CO

紫外灯的使用寿命为4个月，当更换时间到期时装置将出现警告信息，提醒用户更换紫外灯2。

本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置，该装置包括高硼玻璃管、第一电导率采集器、迟线圈、第二电导率采集器和采样调理模块；通过高硼玻璃管将废水水样缓慢流入，废水水样先进入第一电导率采集器，第一电导率采集器获取废水水样的总无机碳浓度信号；废水水样流出第一电导率采集器再进入镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管时，通过紫外灯照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳；通过第二电导率采集器获取废水水样的总碳浓度信号，总有机碳浓度即总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值。本发明实施例克服了传统总有机碳分析仪利用电导率法检测废水中有机碳时，电导率采集器信号十分微弱所导致测量精度不够的缺陷，提高废水中总有机碳的测量精度。

在上述实施例的基础上，具体地，参照图1，管道8上设有延迟线圈4，紫外灯2放置于螺旋高硼玻璃管1上方。水样通过镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管1时，通过紫外灯2照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳，此时管道8中废水水样在延迟线圈4的作用下延迟通过。提高了第一电导率采集器6对无机碳(TIC)的测量精度。

本实施例通过设置延迟线圈4，使管道8中的废水水样缓慢流出，提高了第一电导率采集器6对无机碳(TIC)的测量精度，从而提高了有机碳分析装置的可靠性。

在上述各实施例的基础上，所述管道8的入口连接仪器瓶，所述管道8设有流量控制阀7，控制废水水样的流速。

仪器瓶内的废水水样流入管道8，通过流量控制阀7控制废水水样流速，流速为0.05～0.1ml/min，解决了流速过快所导致的采样精度漂移问题，提高了装置的测量精度。优选的，本实施例控制废水水样流速为0.1ml/min。

在上述各实施例的基础上，所述第一电导率采集器6和第二电导率采集器3串接在水路中，最后通过蠕动泵5缓慢排除。

本实施例中，流经第一电导率采集器6和第二电导率采集器3的废液通过蠕动泵5排出。

第二方面，本发明实施例提供一种有机碳分析装置的工作方法，其特征在于，包括：

废水水样通过管道8进入第一电导率采集器6，第一电导率采集器6获取废水水样的总无机碳浓度信号，总无机碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总无机碳浓度；

废水水样通过镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管1时，通过紫外灯2照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳；

通过第二电导率采集器3获取废水水样的总碳浓度信号，总碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总碳浓度；

微处理器根据所述总碳浓度和总无机碳浓度，获得废水水样的总有机碳浓度。

具体地，有机碳分析装置包括管道8、延迟线圈4、高硼玻璃管1、第一电导率采集器6、第二电导率采集器3和采样调理模块，管道8的出口连接第一电导率采集器6，第一电导率采集器6的出口连接高硼玻璃管1的一端，高硼玻璃管1的另一端与第二电导率采集器3连接。第一电导率采集器6和第二电导率采集器3分别通过采样调理模块连接微处理器。

当废水水样进入有机碳分析装置后，由管道8进入第一电导率采集器6，第一电导率采集器6获取废水水样的总无机碳浓度信号，总无机碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总无机碳浓度。

废水水样通过镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管1时，通过紫外灯2照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳，接着通过第二电导率采集器3获取废水水样的总碳浓度信号，总碳浓度信号通过采样调理模块传输至微处理器，获得废水水样的总碳浓度，微处理器计算总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值，即总有机碳浓度。

本实施例利用紫外灯射线在二氧化钛的作用下将废水水样中有机化合物氧化成二氧化碳。紫外灯发出185nm和254nm的光线，使水产生光分解。

H

羟基自由基(OH·)能完全把有机化合物氧化为二氧化碳。

有机物+OH·→CO

紫外灯2的使用寿命为4个月，当更换时间到期时装置将出现警告信息，提醒用户更换紫外灯2。

本发明实施例提供一种废水水样有机碳分析装置，该装置包括高硼玻璃管、第一电导率采集器、迟线圈、第二电导率采集器和采样调理模块；通过高硼玻璃管将废水水样缓慢流入，废水水样先进入第一电导率采集器，第一电导率采集器获取废水水样的总无机碳浓度信号；废水水样流出第一电导率采集器再进入镀有二氧化钛的螺旋高硼玻璃管时，通过紫外灯照射将废水水样中有机物催化分解为二氧化碳；通过第二电导率采集器获取废水水样的总碳浓度信号，总有机碳浓度即总碳浓度与总无机碳浓度之间的差值。本发明实施例克服了传统总有机碳分析仪利用电导率法检测废水中有机碳时，电导率采集器信号十分微弱所导致测量精度不够的缺陷，提高废水中总有机碳的测量精度。

在上述各实施例的基础上，所述方法还包括：通过流量控制阀7控制废水水样的流速；其中，所述废水水样的流速为：0.05～0.1ml/min。

具体地，管道8的入口连接仪器瓶，所述管道设有流量控制阀7。仪器瓶内的废水水样流入管道8，通过流量控制阀7控制废水水样流速，流速为0.05～0.1ml/min，解决了流速过快所导致的采样精度漂移问题，提高了装置的测量精度。优选的，本实施例控制废水水样流速为0.1ml/min。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。