[发明专利]溶解无机碳原位测定仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种水中溶解无机碳测定装置，尤其是涉及一种可高准确度、快速、原位测定水中溶解无机碳的设备。

背景技术

溶解无机碳(DIC，Dissolved inorganic carbon)是指水体中所溶解的各种无机碳酸盐、碳酸氢盐、碳酸以及二氧化碳气体的浓度总和。海水中溶解无机碳是海洋CO₂系统的重要参数，准确、快速、方便地测定出海水中溶解无机碳含量，对于了解海洋对二氧化碳的吸收、转化和迁移过程，进而了解全球气候变化和碳的全球循环都具有十分重要的意义(1、姬泓巍，徐环，辛惠蓁等.海水中溶解无机碳DIC的分析方法.海洋湖沼通报，2002(4)：16-24)。

原位测定是指将分析仪器直接放置于被测介质中进行测定的过程，其优点在于无需采样操作，测定可连续进行，且所测的对象处于原位状态，因此可获得更多、更准确的数据。原位测定方法及仪器是分析测试领域中重要的研究方向。

目前，水中溶解无机碳的主要测定方法是库仑滴定法和红外CO₂分析法(又称红外分光光度法)。这些方法具有精确度高、稳定性好等特点，但价格昂贵、装置复杂、操作不方便，只能在实验室使用，不能实现水中溶解无机碳的原位测定。(1、姬泓巍，徐环，辛惠蓁等.海水中溶解无机碳DIC的分析方法.海洋湖沼通报，2002(4)：16-24；2、宋金明、李学刚、李宁等.一种海水中溶解无机碳的准确简易测定方法.分析化学，2004(12)：1689-1692)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确度较高、速度较快，用于原位测定水中溶解无机碳的溶解无机碳原位测定仪。

本发明设有水样进口、三通阀、第1试剂泵、第2试剂泵、第3试剂泵、二氧化碳交换器、透气管、分光系统、八通阀、定量环、第1试剂袋、第2试剂袋、第3试剂袋、废液出口、控制电路、外壳和温度传感器。

水样进口和废液出口设在外壳上，水样进口和废液出口分别与八通阀连接，三通阀分别与第1试剂泵、第2试剂袋和第3试剂袋连接，第2试剂泵的入口接八通阀，第2试剂泵的出口接二氧化碳交换器，透气管的入口接第1试剂泵出口，分光系统设有发光二极管(光源)、流通池和硅光电池(光电检测器)，流通池设于发光二极管与硅光电池之间，透气管的出口接分光系统的流通池，流通池的出口接废液出口，定量环两端与八通阀连接；第1试剂袋、第2试剂袋和第3试剂袋置于外壳外，温度传感器设于外壳内部并伸至水外壳外；控制电路分别与第1试剂泵、第2试剂泵、第3试剂泵、八通阀和分光系统连接。

所述外壳可采用水密外壳。

所述二氧化碳交换器可设有密封腔体和透气管，所述透气管的内部对二氧化碳有很高的气体渗透系数。

所述第1试剂泵、第2试剂泵和第3试剂泵可采用微型脉冲泵或齿轮泵。所述透气管可采用美国杜邦公司生产的AF2400材料(其对二氧化碳的渗透系数为普通聚四氟乙烯的230倍)制成。

所述控制电路可设有微处理器、试剂泵控制模块、温度测量模块、光电检测模块、八通阀控制模块、三通阀控制模块、通信模块和数据存储模块。微处理器的输入端口分别与温度测量模块、光电检测模块、通信模块和数据存储模块连接，微处理器的输出端口分别与试剂泵控制模块、八通阀控制模块、三通阀控制模块、通信模块和数据存储模块连接。

外壳将仪器的各个部件密封在其内，三通阀用于实现空白溶液和指示剂溶液之间的切换。使用3个试剂泵，第1试剂泵用于输送试剂袋中的酸碱指示剂和空白溶液；第2试剂泵用于输送水样；第3试剂泵用于输送试剂袋中的盐酸；二氧化碳交换器是水样和酸的混合液与酸碱指示剂之间进行二氧化碳交换的场所，它由密封腔体及其内部对二氧化碳有很高的气体渗透系数透气管组成；分光系统由光源、流通池和光电检测器组成，用于精确测定流通池内指示剂溶液的吸光度；3个试剂袋分别用于装酸、酸碱指示剂溶液和空白溶液；定量环为一段环形管，用于储存固定体积的酸；八通阀用于切换流路；控制电路用于控制试剂泵的启停和八通阀的切换和分光系统的运行以及进行数据的存储和与外界通信；温度传感器从水密外壳的内部伸出外部，用于测定水体温度。

以下给出本发明的测定原理和方法。