六价铬的原位还原和猝灭的制作方法

背景

本申请总体上涉及六价铬的原位还原和猝灭(quenching)。

在许多行业如药物和其他制造领域中，确保水质是至关重要的。此外，确保水质对依赖于水生存的人、动物和植物健康和良好状态是至关重要的。一种测试水质的方法可能形成一定量的六价铬的化学需氧量试验。然而，六价铬是已知的致癌物。

简要概述

总而言之，一个实施方案提供了一种用于将六价铬猝灭的方法，所述方法包括：得到包含含有六价铬的含水样品的容器；将还原剂引入至含水样品；以及将还原剂和含水样品混合为混合溶液，其中混合使得还原剂将六价铬猝灭，并且其中还原剂的量包含将六价铬还原为三价铬的量。

另一个实施方案提供了一种设备，所述设备包括：处理器；存储设备，所述存储设备储存可由所述处理器执行的指令，从而：得到包含含有六价铬的含水样品的容器；将还原剂引入至含水样品；以及将还原剂和含水样品混合为混合溶液，其中混合使得还原剂将六价铬猝灭，并且其中还原剂的量包含将六价铬还原为三价铬的量。

另外的实施方案提供了一种用于使六价铬猝灭的产品，所述产品包括：储存设备，所述储存设备具有储存在其中的代码，代码可通过处理器执行并且包括：得到包含含有六价铬的含水样品的容器的代码；将还原剂引入至含水样品的代码；以及将还原剂和含水样品混合为混合溶液的代码，其中混合使得还原剂将六价铬猝灭，并且其中还原剂的量包含将六价铬还原为三价铬的量。

前面是概述，并且因此可以含有详情的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员要理解的是，概述仅为说明性的并且并非意在以任何方式限制。

为了更好地理解实施方案连同它们的其他和另外的特征和优点，参考以下结合附图的描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。

附图简述

图1示出了计算机线路的一个实例。

图2示出了将含水样品中的六价铬猝灭的流程图。

图3示出了还原反应。

图4示出了六价铬还原为三价铬的还原反应。

图5示出了使氢氧化铬沉淀的与苛性试剂的反应。

详细描述

将容易地理解的是，除了所描述的示例性实施方案以外，如在本文中的附图中总体上描述并且示出的实施方案的组件可以以各种各样不同的构造进行排列和设计。因此，如在附图中表示的以下示例性实施方案的更详细的描述并非意在限制所要求保护的实施方案的范围，而仅是作为示例性实施方案的代表。

在整个本说明书中提及“一个实施方案”或“实施方案”(等等)意指在至少一个实施方案中包括与实施方案结合描述的具体的特征、结构或特性。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”等等在整个本说明书中的不同位置的出现并非必须均指代同一个实施方案。

此外，在一个或多个实施方案中所描述的特征、结构或特性可以以任何适合的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以给出对实施方案的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将会意识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下或者使用其他方法、组件、材料等实施多个实施方案。在其他实例中，未示出或详细描述公知的结构、材料或操作。预期以下描述仅借助了举例的方式，并且其仅示出了某些示例性实施方案。

为了测量废水或其他溶液中的有机负荷而使用化学需氧量(cod)测试是非常常见的。化学需氧量测试是对将水中的有机物氧化所需的氧的测量。可以用于在水中的有机负荷的cod测试的一种试剂是重铬酸钾或三氧化铬。六价铬(cr(vi))是在重铬酸钾和三氧化铬这二者中发现的活性氧化还原试剂。

cr(vi)是已知的致癌物并且在环境中具有高移动性。cr(vi)的摄入可能导致dna的破裂并且导致诱变损伤。饮用含有cr(vi)的水可能导致胃或肠的刺激、肝脏中的毒性以及甚至口腔或小肠的癌。吸入cr(vi)可能导致包括鳞状细胞癌在内的肺恶性肿瘤。在没有适当的安全操作、处置或处理的情况下使用重铬酸盐cod化学物质可能会增加向环境中的cr(vi)逸度。因此，在世界范围内各国政府正在重新评估cr(vi)的使用，甚至是用于cod测试。目前，不存在得到与基于重铬酸盐的cod的试验结果相同的试验结果的可接受的备选方案。

因此，一个实施方案提供了用于将六价铬猝灭的系统和方法，其将六价铬转化为较安全且环保的三价铬cr(iii)。cr(iii)不是致癌物并且甚至是必需的人类膳食成分。一个实施方案得到包含含有六价铬的含水样品的容器。例如，包含六价铬的容器可以是基于重铬酸盐的cod测试的最终结果。

在一个实施方案中，将还原剂引入至含水样品。在一个实施方案中，还原剂可以是抗坏血酸、过氧化氢、二氧化硫、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠等。还原剂可以是颗粒、冻干或水性形式的。在一个实施方案中，可以将还原剂加入至容器中。备选地，可以在容器的盖中包含还原剂。在一个实施方案中，还原剂为将六价铬还原为三价铬的量。可以通过容器的尺寸、样品中cr(vi)的量或在本领域中已知的任何其他方式来确定所使用的还原剂的量以计算完全的还原反应所需的试剂。之后将还原剂和含水样品混合以使得还原剂将cr(vi)猝灭并且还原为至cr(iii)。将溶液混合可以生成允许进行还原反应的目测的比色试剂。因此，在一个实施方案中，可以通过溶液的颜色来确定还原反应的完成。

所示出的示例性实施方案将参照附图最佳地理解。预期以下描述仅借助了举例的方式，并且其仅示出了某些示例性实施方案。

尽管可以在信息处理设备中使用各种其他电路、线路或组件，对于根据在本文中描述的多个实施方案中任一个的用于进行cod测试的仪器来说，在图1中示出了一个实例。设备线路100可以包括在现有芯片设计上的测量系统，例如在单芯片101中将特定计算平台(例如，移动计算、桌面计算等)软件和一个或多个处理器。如在本领域内公知的，处理器包括内部运算单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、i/o端口等。内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有外围设备(102)都可以与单芯片101连接。线路400将处理器、存储器控制器和i/o控制器中心全部结合至单芯片110中。此外，这种类型的系统400通常不使用sata或pci或lpc。例如，公用接口包括sdio和i2c。

存在一个或多个电源管理芯片103，例如电池管理单元bmu，其控制例如通过可再充电电池104提供的电力，所述可再充电电池104可以通过与电源(未示出)连接进行再充电。在至少一个设计中，使用单芯片如101提供类似bios的功能和dram存储。

系统100通常包括wwan收发器105和wlan收发器106中的一个或多个，用于连接至各种网络如电信网络和无线互联网设备例如接入点。此外，通常包括设备102，例如传输和接收天线、振荡器、pll等。系统100包括用于数据输入和显示/呈现的输入/输出设备107(例如，位于远离容易被用户接入的单光束系统的位置)。系统100还通常包括各种存储器设备，例如闪存108和sdram109。

根据前述可以理解的是，一个或多个系统或设备的电子组件可以包括，但不限于，至少一个处理单元、存储器和将包括存储器在内的各种组件与一个或多个处理单元连接的通信总线或通信工具。系统或设备可以包括或具有对多种设备可读介质的接入。系统存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器形式的设备可读存储介质，如只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram)。通过举例并且是非限制地，系统存储器还可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。公开的系统可以在实施方案中使用以进行生成cr(vi)的cod测试，或者可以在实施方案中使用以通过还原反应使得cr(vi)还原为cr(iii)。

现在参照图2，一个实施方案可以将六价铬(cr(vi))猝灭。cr(vi)可以被用作废水中有机负荷的化学需氧量(cod)测试中使用的重铬酸钾、三氧化铬的活性氧化还原试剂。当cr(vi)将在废水样品中发现的有机或无机离子底物氧化时，cr(vi)可以在反应中被消耗并且被还原为三价铬(cr(iii))。然而，并不能消耗全部的cr(vi)。因此，得到作为已知致癌物的残余cr(vi)。此外，cr(vi)在环境中具有高移动性。因此，在没有适当的安全操作、处置和/或处理的情况下使用重铬酸盐cod化学物质可能会增加向环境中的cr(vi)逸度并且可能会对水分析者和消费者产生安全威胁。与包括cr(vi)在内的重铬酸盐cod化学物质相关的环境风险可能会对寻找更加环境友好的进行cod测试的方法的政府和机构提出挑战。另一方面，cr(iii)不是已知的致癌物，并且实际上是必需的人类膳食成分。

因此，图2示出了提供用于将cr(vi)猝灭为较安全的cr(iii)的过程的实施方案。在201，一个实施方案涉及得到包含含有cr(vi)的含水样品的容器。得到容器可以包括用户将容器插入实施方案中。例如，可以将容器插入到机器或设备中，所述机器或设备可以将试剂和/或溶液引入至容器、将试剂与溶液混合和/或测量或检测六价铬。在一个实施方案中，样品可以是从较大水样品得到并且经过cod测试的水的样品。样品可以在小瓶、试管、试样、瓶、容器等中。为了易于阅读，在这里通篇使用术语容器，但是考虑并且公开了其他的类型。容器可以由如玻璃、塑料等的材料构成。容纳样品的容器可以与在cod测试中使用的容器相同。备选地，容纳样品的容器可以与容纳用于cod测试的样品的容器不同。然而，无论是哪种容纳样品的容器，样品都将会是由进行或完成cod测试所得到的样品。换句话说，样品将会包含至少一些量的由cod测试得到的cr(vi)。

在一个实施方案中，容器可以具有盖。盖可以通过任何方式附着，以在盖和容器之间提供密封。例如，可以将盖螺纹连接(thread)、凸轮锁定(cam-lock)、卡扣(snap)至容器上，等等。可以在盖和容器之间设置密封件如盘、o形环、衬垫等以在盖和容器之间提供不透水的密封。在一个实施方案中，盖可以包括隔室。当将盖固定至容器时，该隔室可以在与由容器形成的空腔相连的表面上。例如，当将盖固定在容器时，隔室可以直接暴露于容器中的空腔或与容器中的空腔相邻。在一个实施方案中，在盖中的隔室可以具有容纳在其中的反应试剂，例如还原剂。以下更详细地解释反应试剂。反应试剂可以包含在盖本身中，或者包含在安装在盖内侧表面上的容器中。在将盖牢固附着至小瓶之后，然后可以将在盖的隔室中的反应试剂与在小瓶中的含水样品混合。

在一个实施方案中，在202，可以在水溶液中与cr(vi)一起引入还原剂。还原剂可以是液体或固体。在固体形式的情况下，还原剂可以是颗粒形式、冻干的、等等。引入还原剂可以包括使用勺、平板、滴管、移液器、注射器等将还原剂加入至样品或容器中。可以通过员工或通过机器引入还原剂。如以上所讨论的，可以在小瓶、盖或小瓶和盖的组合中包含还原剂。还原剂可以包括能够将cr(vi)还原为cr(iii)的任何类型或试剂，例如抗坏血酸、过氧化氢、二氧化硫、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠等。可以基于已知的待还原的cr(vi)的量、反应小瓶的体积、含水样品的体积或本领域人员所了解的任何方法确定还原剂的量。

在一个实施方案中，在203，可以将还原剂与含水样品混合。混合可以包括任何将还原剂与样品组合的方法或技术。例如，在还原剂包含在与容器连接的盖中的情况中，可以使密封的容器振动或旋转，从而使容纳在盖中的还原剂与样品混合。作为另一个实例，在将还原剂加入至容器中的情况下，例如可以使用滴管或勺将还原剂与样品一起搅拌。备选地，可以在引入还原剂之后将容器固定并且之后振动、旋转或其他方式混合以将还原剂与样品组合。混合可能会使得还原剂将cr(vi)猝灭为cr(iii)。换句话说，一旦将还原剂与样品混合，就可以将在样品中包含的cr(vi)还原为cr(iii)。可以通过员工或通过机械设备进行混合。混合还可以包含或混合在小瓶中反应所需的其他试剂。

在一个实施方案中，混合可以生成允许进行还原反应的目测的比色试剂。这种目测可以允许用户或机器确定在样品中是否仍然存在六价铬。因此，在204，一个实施方案可以确定是否在204仍然检测到六价铬。溶液的颜色可以指示cr(vi)向cr(iii)的还原。例如，可以使用焦亚硫酸钠作为还原剂，并且水溶液的颜色可以由在cr(vi)存在下的近似橙色变为在cr(iii)的存在下的近似淡蓝色或深绿色。颜色变化可以视觉观察到进行还原反应的完成度。溶液的颜色可以通过观察、将颜色与对于给定反应物浓度来说已知的颜色进行比较来解释，或者可以通过能够测量溶液的颜色的机器如分光光度计来解释。比色试剂可以在还原反应中作为单独物种引入，或者可以由还原反应本身生成。如果将cr(vi)还原为如通过比色试剂确定的理想水平，则过程可以在205完成。因此，此时溶液用于处置可能是安全的。如果在204仍然检测到cr(vi)，则可能需要通过还原剂进行进一步还原以完成cr(vi)向cr(iii)的还原，例如返回至步骤202。

可以在cod试验之后用无毒试剂如抗坏血酸、过氧化氢、二氧化硫、硫酸亚铁或焦亚硫酸钠原位处理在容器中的未还原的cr(vi)。所得的氧化还原反应可以将cr(vi)转化为cr(iii)。例如，图3示出了使用焦亚硫酸钠作为还原性化学物质或试剂的实例还原反应。使用偏硫酸氢钠的反应与水反应形成亚硫酸氢钠。

参照图4，可以通过还原剂将cr(vi)还原为cr(iii)。在一个实施方案中，亚硫酸氢钠在硫酸的存在下与cr(vi)反应，从而将cr(vi)还原为cr(iii)，并且硫酸氢钠和水为产物。引入焦亚硫酸钠可以在加入至重铬酸盐cod容器中的水溶液中进行。备选地，焦亚硫酸钠可以是颗粒、冻干等形式。焦亚硫酸钠可以在容器或容器的盖中。在其他实施方案中可以使用其他还原剂。

如果需要，可以将cr(iii)进一步还原。例如，参照图5，在将cr(vi)还原为cr(iii)之后，可以将cr(iii)进一步还原。例如，可以使用氢氧化钠作为苛性试剂。可以将氢氧化钠与cr(iii)混合以产生氢氧化cr(iii)和含水硫酸钠。在其他实施方案中可以使用其他苛性试剂。

在本文中所述的多个实施方案因此代表了对在cod测试中的cr(vi)的操作的技术改进。对于使用cr(vi)来说，废水的cod测试可能具有环境影响。实施方案提供了将在重铬酸盐cod试验容器中的cr(vi)解毒为cr(iii)的溶液。在实施方案中，反应可以由该溶液形成沉淀，从而降低cr(vi)进入环境的风险。实施方案可以提供对于员工和环境保洁人员均较安全的方法。随着cr(vi)的使用在环境和安全审查控制之下，所公开的实施方案可以为政府和监管机构提供可接受的备选方案。

本领域技术人员要理解的是，各个方面可以作为系统、方法或设备程序产品实施。因此，各个方面可以采取完全硬件实施方案或包括软件的实施方案的形式，它们在本文中均可以总体上称为“回路”、“模块”或“系统”。此外，各个方面可以采取在携带有设备可读程序代码的一个或多个设备可读介质中实施的设备程序产品的形式。

应该指出的是，在本文中所述的各种功能可以使用在设备可读存储介质如非信号储存设备上储存的指令实施，其中指令由处理器执行。在本文的上下文中，储存设备不是信号并且“非-短暂性”包括除信号介质外的所有介质。

用于执行操作的程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合记录。程序代码可以完全在单一设备上执行，部分在单一设备上执行，作为独立软件包执行，部分在单一设备上并且部分在另一个设备上执行，或者完全在其他设备上执行。在一些情况中，设备可以通过任何连接或网络类型连接，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以通过其他设备(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)、通过无线连接例如近场通信或通过硬质线连接如通过usb连接来进行连接。

在本文中参照附图描述了示例性实施方案，其示出了根据多个示例性实施方案的实例方法、设备和产品。应理解的是，可以通过程序指令至少部分地实施动作和功能。可以将这些程序指令提供给设备的处理器，例如，如在图1中示出的测量设备，或者提供给其他可编程数据处理设备以制造机器，以使得通过设备的处理器执行的指令执行指定的功能/动作。

要指出的是，在本文中提供的值应被解释为包括如通过使用术语“约”所指示的等同的值。等同的值对于本领域普通技术人员来说将会是显而易见的，但是至少包括通过最后一位有效数字的常规四舍五入得到的值。

本公开已经出于说明和描述的目的提供，但是并非意在穷举或限制。许多改进和变化对于本领域普通技术人员来说将会是显而易见的。选择并且描述示例性实施方案，从而解释原理和实际应用，并且使得本领域其他普通技术人员能够因为具有适用于所考虑的具体用途的各种改进的多个实施方案而理解本公开。

因此，尽管已经在本文中参照附图描述了说明性的示例性实施方案，应该理解的是，这种描述不是限制，并且在不脱离本公开的范围或精神的情况，可以由本领域技术人员在其中做出各种其他改变和改进。