[实用新型]一种基于电化学催化氧化的总有机碳分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及总有机碳（TOC）分析仪，尤其涉及一种基于电化学催化氧化的总有机碳分析仪。 

背景技术

在环境、医疗、化工等领域，经常需要测定水中的总有机碳（TOC）。TOC分析仪的基本原理是先将水中有机物的碳氧化成CO₂，消除干扰因素后由CO₂检测器测定，再由数据处理把CO₂气体含量转换成水中有机物的浓度。目前常见的氧化方法包括湿法氧化（过硫酸盐）、高温催化燃烧氧化、紫外（UV）氧化、UV-湿法氧化等，这些方法存在需要加强酸或强氧化性等有毒物质，或者高温燃烧等。美国宇航局在国际空间站中使用的第一代TOC分析仪即采用湿法氧化技术，以磷酸和过硫酸铵作为反应试剂，但这两种物质都属于有毒物质，且反应器设计复杂。因此亟待开发一种安全、经济、高效的新一代TOC分析仪，特别是针对某些特定场合的要求。 

电化学催化氧化具有能量效率高、反应条件温和、可控性强、操作简单等优点，反应过程中不需要添加任何有毒有害氧化剂，在常温常压条件下可将水中有机物快速直接矿化成CO₂。对于电化学氧化技术来说，具有高电化学性能和高稳定性的阳极，是至关重要的。目前研究较多的阳极材料主要包括碳基电极、金属电极、金属氧化物电极等。基于电化学催化氧化总有机碳分析仪具有安全、经济、高效等特点，并且可以实现在线连续监测。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有分析仪需要加强酸或强氧化性等有毒物质，或者有机碳高温燃烧等不足，提供一种基于电化学催化氧化的总有机碳分析仪。 

基于电化学催化氧化的总有机碳分析仪包括电化学反应池、非色散红外探测器、气体扩散膜、湿气交换器、气体收集室； 分析仪本体从上到下顺次设有气体收集室、湿气交换器、气体扩散膜、电化学反应池；气体收集室中部插有非色散红外探测器，电化学反应池包括阳极、阴极、反应液和废液排放口，电化学反应池内侧壁相对设有阳极、阴极，电化学反应池侧壁设有废液排放口，电化学反应池内设有反应液;所述的湿气交换器采用Nafion或TEFLON聚合物管层材料。 

所述的气体收集室上端设有氢气催化装置，所述的氢气催化装置中的催化剂是以多孔氧化铝为载体。 

所述的电化学反应池侧壁插有离子选择性电极，所述的电化学反应池侧壁设有体积补偿装置。 

所述的阳极为碳电极、贵金属电极或金属氧化物电极；所述的碳电极为石墨电极、碳纤维电极或碳膜电极；所述的贵金属电极为铂电极或金电极；所述的金属氧化物电极为氧化铅电极、氧化铱电极、氧化钌电极。 

所述的阴极为不锈钢电极、石墨电极、碳纤维电极、铂电极或钛电极。 [0012] 所述的气体扩散膜的材料为聚丙烯、玻璃纸、聚乙烯、聚四氟乙烯或TEFLON膜。 

本实用新型分析仪采用电化学催化氧化技术将水样中的有机物碳直接氧化成CO₂，消除干扰因素后由CO₂检测器测定，再由数据处理把CO₂气体含量转换成水中有机物的浓度。反应过程中不需要添加任何有毒有害氧化剂，具有能量效率高、反应条件温和、可控性强、操作简单、安全、经济等优点，并且可以实现在线连续监测。利用气体扩散膜、氢气催化装置和体积补偿装置可以实现在微重力、密闭空间条件下水样中有机碳的测定，大大提高了分析仪的应用范围和测量精度，比如密闭空间站的水质监测等。 

附图说明

图1为基于电化学催化氧化总有机碳（TOC）分析仪； 

图中，电化学反应池1、非色散红外探测器2、阳极3、阴极4、反应液5、离子选择性电极6、气体扩散膜7、体积补偿装置8、氢气催化装置9、湿气交换器10、气体收集室11、废液排放口12。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面通过附图以及具体实施来做进一步说明。 

如图1所示，基于电化学催化氧化总有机碳分析仪包括包括电化学反应池1、非色散红外探测器2、气体扩散膜7、湿气交换器10、气体收集室11； 分析仪本体从上到下顺次设有气体收集室11、湿气交换器10、气体扩散膜7、电化学反应池1；气体收集室11中部插有非色散红外探测器2，电化学反应池1包括阳极3、阴极4、反应液5和废液排放口12，电化学反应池1内侧壁相对设有阳极3、阴极4，电化学反应池侧壁设有废液排放口12，电化学反应池内设有反应液5所述的湿气交换器10采用Nafion或TEFLON聚合物管层材料。