[发明专利]一种简化的TOC分析仪自动进样系统

说明书

技术领域

本发明属于TOC分析仪设备技术领域，具体是涉及一种简化的TOC分析仪自动进样系统。

背景技术

在水质自动监测中，由于采用总有机碳(TOC)分析比化学需氧量(COD)分析和生物需要量(BOD)分析具有无可比拟的优点，因而已被发达国家或地区普遍采用。随着我国经济实力的不断增强和可持续发展意识的日益提高，近年来以TOC为核心的有机污染物自动连续监测系统正受到重视和广泛使用。

2000年12月8日，国家环境保护总局发布《环境监测仪器发展指南》的通知中，首次将《有机污染物自动连续监测系统》列为重点研究的仪器。“十五”国家高技术研究发展计划(863计划)——《水质自动监测系统关键技术及集成设备研制》项下首次将TOC自动分析仪列为研究内容之一。2003年2月28日国家计委、财政部、国家环境保护总局、国家经贸委联合发布第31号令《排污费征收标准管理办法》首次规定，“同一排放口中的化学需氧量COD、生化需氧量(BOD₅)和总有机碳(TOC)，只征收一项”。

为此，自上世纪末开始，世界各大TOC分析仪类厂家纷纷进驻我国，各种型号的进口TOC自动分析仪已占据我国90％以上的市场。与此同时，国内部分研究单位和生产厂家也开展了相关仪器的研制开发工作，不过多数尚处于代工或仿制阶段。

在众多进口或仿制的各种TOC分析仪型号中，自动采样方式的变化是它们之间的最大差别，也是影响仪器故障率及其可用性的主要约束条件与关键技术之一。

现有的TOC自动分析仪，可分为燃烧氧化法(干法)和化学氧化法(湿法)，前者是利用高温使水中的有机物质发生燃烧生成CO₂，然后通过探测CO₂含量计算出水中总有机碳的浓度；后者是将水中的有机物质用紫外线(UV)、臭氧、过硫酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐等氧化为CO₂，然后进行探测。在氧化有机物之前，均需通过一定方式，先除去水中无机碳的干扰。鉴于燃烧法需要昂贵的化学催化剂，因此目前的多数TOC自动分析仪采用湿法氧化，且一般采用UV+过硫酸盐法。

在湿法TOC分析仪中，根据采样方式，可分为微量进样器、半自动微量进样器、滑动阀、转盘定位自动进样器、XYZ三向定位自动进样器、蠕动泵和定量转换阀等。其中，微量注射器可以根据样品水的状况随时调整取样位置或对水样进行处理，但重复性较难控制；半自动微量注射器的特点是手动采样，当注射器针插入进样头后，轻触进样键，水样自动注入反应管，但只能用于间歇式测定；滑动阀进样器由阀体、气缸、换向电磁阀和控制器组成，优点是结构简单，但进样量不能调节；旋转盘进样器由电机、转盘、定位、采样、送样、控制器等部件组成，特点是可以对几十个水样排定顺序，自动采样、进样，一般仅用于实验室对大批量样品的分析，不适用于在线自动监测；定量转换阀由定量管、电机、转换阀等部件组成，其特点是进样量可以调节，既可用于实验室亦可用于自动在线监测；蠕动泵由泵管、泵头和电机组成，特点是结构简单、进样稳定，可以不间断地采样、进样，因此特别适用于在线自动连续监测。

为此，现在的TOC自动分析仪多采用蠕动泵作为进样器。但在现有的湿法分析仪中，进样系统一般需要4台蠕动泵，一台用于抽取水样、一台用于吸取酸试剂、一台用于输送酸化后的流体、一台用于抽取氧化剂。具体工作过程为：待测水样在第一台蠕动泵的抽吸下通过进样口0被吸入，经过滤器1过滤后进入酸化盘管，在此与第二台蠕动泵吸取的磷酸或硫酸试剂相混合。如果在水样中含有无机态的碳酸盐，可与酸试剂反应生成CO₂，随后通过气水分离器8分离出来，并从排气口9排出。酸化后的流体在第三台蠕动泵的驱使下进入氧化反应器10，与此同时，用第四台蠕动泵抽取的氧化剂(过硫酸盐)溶液。此时氧气亦进入氧化反应器。在氧化反应器10内，水样中的有机物在紫外光、氧化剂和氧气的联合作用下，全部转化为CO₂，并在载气的推动下进入冷凝脱水器12，而残余的液体则通过余液排放管19排出。在冷凝脱水器12中，水汽被冷凝为水，并由排水管13流出，脱除水分后的干燥气体，经过离子阱14消除干扰离子后进入CO₂检测器15。CO₂检测器15获取的信号经数据处理器16处理，便可得到水样中总有机碳(TOC)的含量，然后直接在仪器显示屏17上显示或通过数据传送器18发送到监测部门的主服务器上。