[发明专利]一种水质总磷的消解方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水环境监测技术领域，更具体地涉及一种水质总磷的消解方法及装置，可以无需添加氧化剂，而是通过采用短波长紫外光和热对总磷进行联合消解。

背景技术

总磷是指水中各种形式的磷的总和，它包括元素磷、正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等。水环境中总磷的超标会给环境带来严重的危害，对人体健康也有着严重的威胁，对水环境中总磷的实时监测尤为重要。

目前国标方法对总磷进行检测，采用过硫酸钾氧化消解法或者硝酸-高氯酸氧化消解法，在中性条件下用过硫酸钾(或硝酸-高氯酸)使试样消解，将所有含磷物质全部氧化为正磷酸盐，然后通过检测正磷酸盐的浓度实现总磷浓度的检测。过硫酸钾氧化消解法需要在高温(120℃)、高压(1.1kg/cm²)的环境中进行反应，过程复杂、耗时耗能。硝酸-高氯酸氧化消解需要在通风橱中进行。因此，国标检测方法的消解过程复杂，所需设备的体积大、功耗高，适用于实验室分析，实时在线监测具有难度。其他研究较多的消解方法有微波消解、超声消解以及紫外光辅助消解方法等。微波和超声消解都需要专用的高功耗设备，存在系统体积大、功耗高的问题。紫外光辅助消解法通常需要添加臭氧、H₂O₂或者过硫酸钾等强氧化剂，增加了消解过程的复杂度，如O₃需要增加臭氧发生装置；同时，添加的强氧化剂如果在消解的过程中分解不完全，将会对后续的检测带来干扰。此外，传统的总磷消解方法不利于实现消解装置的小型化、低功耗，总磷消解的现场性、在线性和自动化存在难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种无需氧化剂的总磷消解方法与装置，通过采用短波长紫外光和热对水样中的总磷进行联合消解。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提出一种水质总磷的消解装置，包括紫外光源、高透紫外光的螺旋形消解管和加热部件，其中，

所述螺旋形消解管的两端分别具有水样进口和出口，所述螺旋形消解管用于使进入其中的水样形成薄层；

所述紫外光源位于所述螺旋形消解管的中心，用于发出紫外光照射所述水样；以及

所述加热部件位于所述螺旋形消解管内侧或周边，用于对所述螺旋形消解管内的水样进行加热处理。

其中，所述紫外光源为冷阴极紫外灯管，其波长为254nm。

其中，所述螺旋形消解管为石英管，其内径为1mm。

其中，所述加热部件为柔性加热片、加热丝或半导体加热片。

其中，所述水质总磷消解装置还包括测温部件。

其中，所述测温部件为K型热电偶线和/或测温电阻，其中，当采用K型热电偶线时，所述K型热电偶线缠绕在所述螺旋形石英管上，当采用测温电阻时，所述测温电阻紧贴在所述螺旋形消解管上。

其中，所述水质总磷消解装置还包括包裹在所述螺旋形石英管外的紫外光反射层，所述紫外光反射层优选为铝箔。

其中，所述水质总磷消解装置还包括包裹在所述加热部件外的保温材料。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种水质总磷的消解方法，所述消解方法使用如上任意一项所述的水质总磷消解装置对水样中的总磷进行消解。

其中，消解温度为80℃，消解时间为30～60分钟。

基于上述技术方案可知，本发明的总磷消解方法与装置无需氧化剂，仅通过采用254nm短波长紫外光和热对总磷进行联合消解，避免了国标方法所使用的高温、高压环境，避免了现有消解方法中微波设备、超声设备等专用高功耗设备的使用，降低了系统的复杂度，降低了系统功耗；避免了臭氧、H₂O₂或者过硫酸钾等强氧化剂的使用，简化了消解过程，并消除了强氧化剂在消解过程中的分解不完全，对会对后续检测所带来干扰。本发明的总磷消解方法，有利于实现总磷消解过程的自动化控制。综上所述，该方法简化了总磷的消解过程，实现了总磷消解装置的小型化、低功耗以及自动化，为总磷的在线监测提供了有效的技术支持。

附图说明

图1为本发明的“卷筒”式总磷消解装置的立体结构示意图；

图2为图1中的A-A'剖面图；

图3为本发明的自动消解装置的结构框架图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。