[實用新型]一種基于電化學催化氧化的總有機碳分析儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320673406.7
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN203732436U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 雷樂成;楊彬;李浩;余青霓
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N1/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及總有機碳（TOC）分析儀，尤其涉及一種基于電化學催化氧化的總有機碳分析儀。?

背景技術

在環(huán)境、醫(yī)療、化工等領域，經(jīng)常需要測定水中的總有機碳（TOC）。TOC分析儀的基本原理是先將水中有機物的碳氧化成CO₂，消除干擾因素后由CO₂檢測器測定，再由數(shù)據(jù)處理把CO₂氣體含量轉(zhuǎn)換成水中有機物的濃度。目前常見的氧化方法包括濕法氧化（過硫酸鹽）、高溫催化燃燒氧化、紫外（UV）氧化、UV-濕法氧化等，這些方法存在需要加強酸或強氧化性等有毒物質(zhì)，或者高溫燃燒等。美國宇航局在國際空間站中使用的第一代TOC分析儀即采用濕法氧化技術，以磷酸和過硫酸銨作為反應試劑，但這兩種物質(zhì)都屬于有毒物質(zhì)，且反應器設計復雜。因此亟待開發(fā)一種安全、經(jīng)濟、高效的新一代TOC分析儀，特別是針對某些特定場合的要求。?

電化學催化氧化具有能量效率高、反應條件溫和、可控性強、操作簡單等優(yōu)點，反應過程中不需要添加任何有毒有害氧化劑，在常溫常壓條件下可將水中有機物快速直接礦化成CO₂。對于電化學氧化技術來說，具有高電化學性能和高穩(wěn)定性的陽極，是至關重要的。目前研究較多的陽極材料主要包括碳基電極、金屬電極、金屬氧化物電極等?；陔娀瘜W催化氧化總有機碳分析儀具有安全、經(jīng)濟、高效等特點，并且可以實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有分析儀需要加強酸或強氧化性等有毒物質(zhì)，或者有機碳高溫燃燒等不足，提供一種基于電化學催化氧化的總有機碳分析儀。?

基于電化學催化氧化的總有機碳分析儀包括電化學反應池、非色散紅外探測器、氣體擴散膜、濕氣交換器、氣體收集室；?分析儀本體從上到下順次設有氣體收集室、濕氣交換器、氣體擴散膜、電化學反應池；氣體收集室中部插有非色散紅外探測器，電化學反應池包括陽極、陰極、反應液和廢液排放口，電化學反應池內(nèi)側(cè)壁相對設有陽極、陰極，電化學反應池側(cè)壁設有廢液排放口，電化學反應池內(nèi)設有反應液;所述的濕氣交換器采用Nafion或TEFLON聚合物管層材料。?

所述的氣體收集室上端設有氫氣催化裝置，所述的氫氣催化裝置中的催化劑是以多孔氧化鋁為載體。?

所述的電化學反應池側(cè)壁插有離子選擇性電極，所述的電化學反應池側(cè)壁設有體積補償裝置。?

所述的陽極為碳電極、貴金屬電極或金屬氧化物電極；所述的碳電極為石墨電極、碳纖維電極或碳膜電極；所述的貴金屬電極為鉑電極或金電極；所述的金屬氧化物電極為氧化鉛電極、氧化銥電極、氧化釕電極。?

所述的陰極為不銹鋼電極、石墨電極、碳纖維電極、鉑電極或鈦電極。?[0012]?所述的氣體擴散膜的材料為聚丙烯、玻璃紙、聚乙烯、聚四氟乙烯或TEFLON膜。?

本實用新型分析儀采用電化學催化氧化技術將水樣中的有機物碳直接氧化成CO₂，消除干擾因素后由CO₂檢測器測定，再由數(shù)據(jù)處理把CO₂氣體含量轉(zhuǎn)換成水中有機物的濃度。反應過程中不需要添加任何有毒有害氧化劑，具有能量效率高、反應條件溫和、可控性強、操作簡單、安全、經(jīng)濟等優(yōu)點，并且可以實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。利用氣體擴散膜、氫氣催化裝置和體積補償裝置可以實現(xiàn)在微重力、密閉空間條件下水樣中有機碳的測定，大大提高了分析儀的應用范圍和測量精度，比如密閉空間站的水質(zhì)監(jiān)測等。?

附圖說明

圖1為基于電化學催化氧化總有機碳（TOC）分析儀；?

圖中，電化學反應池1、非色散紅外探測器2、陽極3、陰極4、反應液5、離子選擇性電極6、氣體擴散膜7、體積補償裝置8、氫氣催化裝置9、濕氣交換器10、氣體收集室11、廢液排放口12。

具體實施方式

為了更好的理解本實用新型，下面通過附圖以及具體實施來做進一步說明。?

如圖1所示，基于電化學催化氧化總有機碳分析儀包括包括電化學反應池1、非色散紅外探測器2、氣體擴散膜7、濕氣交換器10、氣體收集室11；?分析儀本體從上到下順次設有氣體收集室11、濕氣交換器10、氣體擴散膜7、電化學反應池1；氣體收集室11中部插有非色散紅外探測器2，電化學反應池1包括陽極3、陰極4、反應液5和廢液排放口12，電化學反應池1內(nèi)側(cè)壁相對設有陽極3、陰極4，電化學反應池側(cè)壁設有廢液排放口12，電化學反應池內(nèi)設有反應液5所述的濕氣交換器10采用Nafion或TEFLON聚合物管層材料。?