[發明專利]一種催化超臨界水氧化法在線檢測水質總有機碳含量的方法及催化劑

在審

• 申請號: 201610150289.4
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105759005A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張輝;陳怡;陳哲敏;鄧超
• 申請（專利權）人: 浙江省計量科學研究院
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;B01J29/46;B01J29/48;B01J23/889
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及環境水質監測方法和催化劑，特別是涉及一種檢測條件溫和、檢測時間短、實現實時連續的催化超臨界水氧化法在線檢測水質總有機碳含量的方法及催化劑。

背景技術

隨著經濟發展尤其是工業的發展，水環境中有機污染物逐漸增多，有機污染物的排放是造成河流湖泊污染的主要原因，由此引起的一系列環境與健康問題日益嚴重。因此有機污染物治理與檢測已經成為當今世界的研究熱點之一。然而水環境中的持久性有機污染物具有多組分、多濃度的特點，是水質檢測的一個難點，充分掌握水環境中各種污染物的含量，尤其是極易對環境、人類帶來影響的有機污染物的含量已迫在眉睫。

水體中有機污染物含量的綜合指標主要包括化學需氧量(COD_Cr、高錳酸鹽指數，ChemicalOxygenDemand)，生化需氧量(BOD，BiochemicalOxygenDemand)和總有機碳含量(TOC，TotalOrganicCarbon)。其中TOC是重要的測量參數，TOC分析已經成為世界許多國家水處理和質量控制的主要手段，廣泛地應用到江河、湖泊以及海洋監測等方面的質量控制。另外，在飲用水供給、制藥、食品、半導體工業、廢物腐殖質化程度分析、水生系統的碳通量分析、土壤碳含量的測定、以及土壤的碳循環中都需要進行TOC的測定。TOC檢測的原理是把水中有機物進行氧化，把有機物中的碳轉化成CO₂，通過測定CO₂的量來體現水中有機物的含量，目前常用的氧化方法有高溫催化燃燒氧化法、濕式氧化法、紫外氧化法等。但是目前的這些氧化方法由于工藝方法的限制，存在反應時間長，反應過程復雜，氧化不徹底等不足之處，無法實現真正意義上的在線連續檢測。

超臨界水氧化法(SuPercriticalWaterOxi-dation，簡稱SCWO)是一種新的水污染控制技術，它是由美國學者Modell于20世紀80年代中期提出的。SCWO以超臨界水作為化學反應介質，徹底氧化破壞有機物。同焚燒、濕式催化氧化法相比，超臨界水氧化法具有諸多優勢，因此成為繼光催化、濕式催化氧化技術之后國內外專家的研究熱點。

超臨界水氧化法是利用超臨界水作為反應介質來氧化分解有機物。超臨界水的特性使有機物、氧化劑、水形成均一的相，克服了相間的傳質阻力。

專利102190362A公開了一種利用輔助燃料補給熱量的超臨界水氧化反應系統，該超臨界水氧化反應系統原料、氧化劑、輔助燃料分別進料，反應產物預熱反應原料氧化劑、輔助燃料、蒸發壁冷卻水，然后進行氣液分離。然而，由于SCWO需在高溫高壓的條件下進行，對金屬具有較強的腐蝕性，對設備材質的要求較高，能耗較高。

發明內容

本發明的目的在于為了解決現有的檢測方法能耗高、對設備材質要求高，成本較高的缺陷而提供一種檢測條件溫和、檢測時間短、實現實時連續的催化超臨界水氧化法在線檢測水質總有機碳含量的方法及催化劑。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種催化超臨界水氧化法在線檢測水質總有機碳含量的方法，將純水，氧化劑與被測水樣在催化劑條件下進行超臨界水氧化反應，將反應后的液體經過曝氣得到的CO₂干燥后送入CO₂傳感器進行檢測得到總碳含量；再將純水、酸化劑與被測水樣混合后的液體經曝氣得到的CO₂干燥后送入CO₂傳感器進行檢測得到總無機碳含量；總有機碳含量是總碳含量減去總無機碳含量。在本技術方案中，催化超臨界水氧化(CatalyticSupercriticalWaterOxidation,CSCWO)技術通過添加合適的催化劑加快反應的速率，并使檢測條件更溫和，具有氧化徹底，條件相對較溫和，可連續進樣連續反應，能夠在線連續檢測的優點。

作為優選，測定方法的步驟如下：

(1)總碳含量測定方法：

(1.1)將純水、氧化劑和被測水樣通過低壓梯度混合器按照比例混合，其中純水和被測水樣的體積比例為10:1-1:1，氧化劑和被測水樣的體積比例為10:1-1:1，；

(1.2)將混合后的液體通過高壓恒流泵和三通閥注入裝有催化劑的反應器內；

(1.3)將反應器加熱到380-460℃；

(1.4)反應管內的液體經高壓恒流泵加壓，在壓力22.1-26MPa和溫度380-460℃的條件下進行超臨界水氧化反應；

(1.5)處理后的液體經過背壓閥出水；