[发明专利]一种水样中总有机碳检测的连续流动分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及对水样中总有机碳进行定量分析的方法。

背景技术

有机污染物的排放是造成河流、湖泊污染的主要原因，其严重影响着人类生存用水的质量，因此监测水样中的有机污染物受到越来越多的关注。目前，有机污染物含量的综合指标主要包括化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和总有机碳（TOC）。其中，COD和BOD指在一定条件下，通过化学或生物氧化水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的含量表示，不能直接的表示水样中有机污染物的含量，并且其存在分析时间长、操作维护复杂等缺点。TOC直接以碳的数量表示水样中含有机物的总量，它比COD或BOD更能直接表示有机物的总量，是评价水体有机物污染程度的重要依据。

TOC的测定方法通常分为直接测定法和间接测定法。直接测定法一般是通过酸化曝气等方法将无机碳（TIC）除去后，测定余下全碳（TC）作为TOC的方法，但是，由于酸化曝气会损失可吹扫有机碳，故测得TOC值为不可吹扫有机碳(NPOC)量；间接测定法则分别测定水样中的TC和TIC，利用TC减去TIC得到TOC的含量。

TOC的测定通常分为2个步骤，首先把含碳物质通过氧化转化为易定量测定的CO₂，利用CO₂与TOC之间碳含量的对应关系，从而对水样中TOC进行定量测定。目前，关于含碳物质氧化的主要方法包括干法氧化、和湿法氧化等方式。其中，干法氧化主要有1000-1100℃燃烧氧化法和680℃催化氧化法等，被认为具有较强的氧化能力而被广泛的应用于各类水样的分析；湿法氧化主要包括过硫酸盐、铬酸盐和紫外氧化法等，由于其氧化能力有限，主要用于TOC含量较低水样的分析，如制药厂原料用水TOC的监测等。CO₂检测方法较多，有非色散红外吸收法（NDIR）、电导法、氢火焰离子化法和传感器法等，其中NDIR法应用最普遍。

目前市场上已经有利用这些原理制作的不同的TOC分析仪器，但是其主要存在以下问题：⑴高温燃烧氧化法的分析仪器价格昂贵，关键部位氧化管需要经常更换，不但造成测定成本过高，而且不适于TOC的自动在线监测；⑵加热/UV－过硫酸盐氧化法则存在氧化效率较低、氧化速度慢等问题；⑶NDIR法测定CO₂的方法则存在仪器成本较高等问题；⑷电导法和传感器法测定CO₂的方法则存在干扰因素较多、维护麻烦等问题。

发明目的

本发明的目的是建立一种快速、简便、直接的水样中TOC连续流动分析方法，实现水样中TOC的实验室检测和野外在线监测。

技术方案

一种水样中总有机碳连续流动分析方法，采用微波辅助过硫酸钠将水样中TOC氧化为CO₂，其中过硫酸钠浓度为100～500gL^-1，流速为2～12mLmin^-1，微波功率为150～800W，使用DBD低温等离子体激发CO₂产生碳原子特征发射谱线，通过测定谱线强度实现TOC的检测，其检测步骤为：

⑴配制TOC标准曲线，使用邻苯二甲酸氢钾作为标准物质，浓度范围为1～100mgL^-1；

⑵水样使用磷酸酸化至pH1.0～2.0，从进样口泵入；

⑶载液过硫酸钠溶液从载液口泵入，与样品在反应盘管中混合，；

⑷DBD装置内外电极电压控制为2.95kV，TOC被氧化后，由氩气将CO₂载入DBD装置，氩气流速为50～400mLmin^-1；

⑸电荷耦合检测装置捕集DBD装置碳原子化后发射193.0nm特征原子谱线，实现定量检测。

本发明所用设备主要由微波辅助过硫酸盐氧化系统和CO₂检测系统构成。微波辅助过硫酸盐氧化系统由进样泵、微波产生装置、反应盘管、冷凝装置、气液分离器、干燥剂构成；CO₂检测系统由DBD低温等离子体激发装置和电荷耦合器件构成。

本发明检测水样中的TOC，过硫酸钠溶液最佳浓度为100～400gL^-1，最佳流速为2～10mLmin^-1；最佳微波功率为500～800W；最佳氩气流速为50～300mLmin^-1；

发明效果