专利名称：一种改进的toc分析仪用离子阱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种TOC分析仪用可消除Cl_对分析结果产生干扰的元器件，具体是涉及一种改进的TOC分析仪用离子阱。
背景技术：
现有的TOC自动分析仪，当用于测定海水、高盐废水等时，由于Cl_的干扰，在检测 CO2含量时会产生较大的误差。为此，德国MAIHACK、美国I-O等公司的TOC仪，采用了在检测器前连接金属箔的方法，但由于吸收Cl—的容量十分有限，需要不断更换，且仍不足以完全消除海水及高盐污水中Cl—的影响。因此，研究一种吸收容量大、吸收范围广、吸收效率高的干扰离子脱除技术，对于该类仪器在测定海水和高盐废水方面的应用，将具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改进的TOC分析仪用离子阱。本发明的方案是，一种改进的TOC分析仪用离子阱，所述离子阱为分段式或混合式离子阱。所述的改进的TOC分析仪用离子阱，优选的方案是，所述分段式离子阱包括外壳、 两端的封端以及将离子阱分为三段的多孔陶瓷片(厚度lmm-3mm)，所述的封端设有进气口和出气口，靠近进气口的一段装填有氧化银，中间一段为银丝盘网，靠近出气口的一段装填有锰酸银。其总长度为5cm-30cm，内腔直径为lcm-5cm。外壳由玻璃、塑料或陶瓷制作。封端所用材料与外壳一样或者直接用磨砂玻璃塞或橡胶塞。所用的氧化银粒径lmm-6mm，银丝盘网丝径0. 2mm-lmm，锰酸银颗粒粒径0. 5mm-5mm。所述的改进的TOC分析仪用离子阱，优选的方案是，所述混合式离子阱包括外壳、两端的封端以及由外壳及封端构成的空腔，所述的封端设有进气口和出气口，空腔中装填有混合均勻的银、氧化银和锰酸银。银、氧化银和锰酸银颗粒按 10 % -40 % 30 % -60 % 20%-50%的比例混合。银、氧化银和锰酸银颗粒粒径为 lmm-5mm0本发明将离子阱安装于TOC自动分析仪的(X)2检测器前方，不仅可消除海水和高盐废水中Cl—对(X)2检测的干扰，对于防止诸如so42-、no3-、po43_等对(X)2检测的干扰亦有效， 且吸收容量大、作用时间长、更换方便、回收再利用性强。
图1是分段式离子阱结构示意图。图2是混合式离子阱结构示意图。图3为实施例1高Cl_水质TOC自动分析仪的结构示意图。其中，0-流量计；I-采样口 ；2-过滤器；3-蠕动泵；4-酸化器；5-试剂瓶；6_载气瓶；7-气水分离器；8-排气口 ；9-氧化反应器；10-冷凝脱水器；11-排水口 ；12-离子阱；13-0)2检测器；14-数据处理器；15-显示器；16-数据传送器；17-进气口 ；18-出气口 ； 19-外壳；20-多孔陶瓷片；21-封端；22-氧化银颗粒；23-银丝盘网；24-锰酸银颗粒； 25-银、氧化银、锰酸银混合颗粒。图中实箭头表示液体流向，虚箭头表示气体流向。
具体实施例方式下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。实施例1改进的TOC分析仪用离子阱，结构可以参考图1，所述离子阱12为分段式离子阱，其包括外壳19、两端的封端21以及将离子阱分为三段的多孔陶瓷片20，所述的封端21设有进气口 17和出气口 18，靠近进气口 17的一段装填有氧化银，中间一段为银丝盘网，靠近出气口 18的一段装填有锰酸银。外壳19 一般由玻璃制成，亦可用塑料、陶瓷制作。 两侧的封端21既可用外壳同质材料制作，亦可直接用磨砂玻璃塞或橡胶塞。从前到后一次装填直径3mm等大的氧化银颗粒、丝径0. 5mm银丝盘网、直径3mm等大的锰酸银颗粒。之间用厚度1mm、孔径0. Imm的多孔(氧化铝)陶瓷片分割。根据待测水样的性质及设计使用寿命，离子阱的总长度为IOcm;内腔直径可在2cm。该形式的优点是内装物质便于分类回收， 缺点是装填相对麻烦。将前述离子阱用于高Cl_水质TOC自动分析仪，结构可以参考图3，主要包括依次相连的采样装置、酸化器4、气水分离器7、氧化反应器9、冷凝脱水器10、离子阱12和CO2检测器13，所述气水分离器7设有排气口 8，所述冷凝脱水器10设有排水口 11。所述采样装置主要包括采样口 1、试剂瓶5、载气瓶6，采样口 1通过过滤器2、流量计0、蠕动泵3与酸化器4相连，试剂瓶5通过流量计0、蠕动泵3与酸化器4相连，载气瓶6通过三通电磁阀分为两路后，其中一路与酸化器4相连通。所述试剂瓶5盛有酸化剂和氧化剂按比例制成的溶液。所述有机(X)2检测器13通过集成电路与数据处理器14和显示器15或数据传送器16 相连。离子阱的工作原理是当气体中含有C1_、HC1等时，可与Ag或A&0反应生成AgCl 固体，从而被固定下来。其化学反应式如下Ag+Cl- —AgCl+e2HC1+Ag20 — 2AgCl+H20当部分Cr 被氧化为高价的 C120、ClO2, Cl2O7, H0C1, HClO2, HC103、HClO4 类化合物时，在金属银的还原下可再生为Cl_，并被Ag2O吸收。当呈Cl2状态时可由锰酸银吸收。其化学反应式如下xAg+Clx0y — xAgCl+l/2y02xAg+HClx0y — xAgCl+l/2y02+l/2H20Ag2Mn04+Cl2 — 2AgCl+Mn0;MnO;+4Ag — 2Ag20+Mn02当离子阱吸收饱和后，可以拆卸下来，用氨水或硫代硫酸盐溶解AgCl+NH3 — [Ag (HN3) 2]++CrAgCl+2S20: — [Ag (S2O3) 2] 3>CF然后，用电解法或贱金属置换法，回收贵金属Ag [Ag (HN3) 2] ++e — Ag+2HN3
2 [Ag (HN3) 2] ++Cu — 2Ag+ [Cu (HN3) 4]2+结合图1-2，本发明提供的高Cl—水质TOC自动分析的方法是，待测水样在蠕动泵 3的抽吸下，从采样口 1吸入，流经筛孔尺寸30-100 μ m的过滤器清除杂物，然后通过内径不小于0.3mm的采样管进入酸化器4。与此同时，将磷酸和过硫酸盐按1 4_4 1的比例事先配制好的溶液由试剂瓶5，通过蠕动泵3亦吸入入酸化器4内。具有不低于大气压力的氧气自载气瓶6喷出后通过三通电磁阀被分为两路，其中一路通至酸化器4中。在酸化器4 内，无机碳与磷酸反应生成CO2。酸化后的流体在载气的推动下继续流向氧化反应器9。在进入氧化反应器9之前，酸化流体中由无机物酸化所产生的CO2，在流经气液分离器7时由排放口 8排出，从而消除了无机碳对测试结果的影响。在氧化反应器9内，有机物通过燃烧 (干法)或氧化(湿法)全部转化为C02。在载气的推动下，包含有机物源CO2的气体，通过上部出气口进入冷凝脱水器10，在此低沸点的物质(主要是水蒸汽)发生冷凝，由排水口 11排出。脱除水分后的干燥气体从冷凝脱水器10流出后，进入离子阱13，气体中可能存在的含Cl离子与离子阱中的银盐发生化学反应被吸收下来，消除了含Cl离子的有机源CO2和纯净的载气随后进入(X)2检测器13测定(X)2的含量；根据用标准溶液标定的标准曲线，通过数据处理器将CO2含量折算为水样中总有机碳(TOC)的浓度，并由显示器15显示、打印或通过数据传送器16直接传送到监测中心的主服务器上，进行数据处理。本技术的关键在于如何消除海水和高盐废水中可干扰(X)2检测的杂质离子。在现有的TOC分析仪中，无论采用干法(高温燃烧法、低温催化燃烧法等)，还是湿法(高锰酸钾法、铬酸法、过硫酸盐+加热法、紫外线+过硫酸盐等)，都是将有机物先氧化为CO2,然后再用库仑计、电导仪、红外吸收光谱仪等进行检测，最后根据(X)2的含量计算出TOC含量。当测量海水或高盐废水时，由于水样中含有大量的cr，这些Cl—在氧化过程中可发生一系列复杂的化学反应，生成 HC1、Cl2, Cl2O, ClO2, Cl2O7, H0C1、HClO2, HC103、HClO4 等化合物。这些物质要么在电导率，要么在红外吸收光谱等方面，会对(X)2的检测产生干扰。为此，本技术在(X)2检测器前方，加入了一个离子阱，该离子阱主要由金属银和氧化银、锰酸银组成。实施例2离子阱为混合式(图2)，混合式离子阱包括外壳、两端的封端以及由外壳及封端构成的空腔，所述的封端设有进气口和出气口，空腔中装填有混合均勻的银、氧化银和锰酸银。其他装置与实施例1相同。该形式是将lmm-5mm范围内的等大金属银、氧化银和锰酸银颗粒按 10% -40% 30% -60% 20%-50%的比例混合均勻后直接装填与离子阱内腔中即可。 其优点是装填比较方便，缺点是不便于分类回收。实验例1分别用不同NaCl浓度的盐水，配制不同邻苯二甲酸氢钾含量的标准溶液，然后利用实施例1的装置和方法进行TOC测量，其结果如表1。表1不同浓度盐水中邻苯二甲酸氢钾溶液的TOC测定值
权利要求
1.一种改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，所述离子阱为分段式或混合式离子阱。
2.根据权利要求1所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，所述分段式离子阱包括外壳、两端的封端以及将离子阱分为三段的多孔陶瓷片(厚度lmm-3mm)，所述的封端设有进气口和出气口，靠近进气口的一段装填有氧化银，中间一段为银丝盘网，靠近出气口的一段装填有锰酸银。
3.根据权利要求1所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，所述混合式离子阱包括外壳、两端的封端以及由外壳及封端构成的空腔，所述的封端设有进气口和出气口，空腔中装填有混合均勻的银、氧化银和锰酸银。
4.根据权利要求2所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，总长度为5cm-30cm， 内腔直径为lcm-5cm。
5.根据权利要求2所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，外壳由玻璃、塑料或陶瓷制作。
6.根据权利要求2所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，封端所用材料与外壳一样或者直接用磨砂玻璃塞或橡胶塞。
7.根据权利要求2所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，所用的氧化银粒径 lmm-6mm,银丝盘网丝径0. 2mm-lmm,锰酸银颗粒粒径0. 5mm-5mm.0、根据权利要求3所述的改进的TOC分析仪用离子阱，其特征是，等径的银、氧化银和锰酸银颗粒按10%-40% 30% -60% 20%-50%的比例混合。qa、根据权利要求9所述的改进的Toe分析仪用离子阱，其特征是，银、氧化银和锰酸银颗粒粒径为lmm-5mm。
全文摘要
本发明的目的是提供一种改进的TOC分析仪用离子阱。将离子阱安装于TOC自动分析仪的CO2检测器前方，不仅可消除海水和高盐废水中Cl-对CO2检测的干扰，对于防止诸如SO42-、NO3-、PO43-等对CO2检测的干扰亦有效，且吸收容量大、作用时间长、更换方便、回收再利用性强。
文档编号G01N35/00GK102565432SQ201110433560
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者周明, 徐惠忠, 徐成彬, 徐滋秋, 潘丽杰 申请人:烟台大学