水样分析设备的制作方法

本实用新型有关于一种分析设备，更详而言之，是一种可针对水样中的非挥发性总有机碳的含量进行分析的水样分析设备。

背景技术：

随着人们对环境的重视，各国政府对污废水等水样的非挥发性总有机碳(non-volatile Total Organic Carbon，可简称non-volatile TOC)含量都进行规范，以减少污废水对环境的污染，也因此业界的非挥发性总有机碳分析设备被广泛使用，以对水样中的非挥发性总有机碳含量进行分析。非挥发性总有机碳分析设备，通常会将水样中的有机物氧化，而利用水样分析仪，例如，非分布式红外线分析仪(Non-Dispersion Infrared Analyzer，简称NDIR)，测得水样中的非挥发性总有机碳的浓度。

通常，当水样分析设备中的水样分析在执行完一个阶段的气体分析作业后，在水样分析仪中难免会残留一些气体，于本实用新型中将之定义为先前残留气体，这些先前残留气体将会极大地影响水样分析仪下一阶段的气体分析作业，从而导致分析结果的准确性降低。

再者，在现有技术中，将水样中的有机物氧化的方法至少包含有以下三种：高温燃烧法、UV过硫酸盐法与二阶段式高级氧化法。针对高温燃烧法，一般是让水样中的有机物于高温炉壁上氧化，然如此会导致高温炉壁上残留物质，而衍生清洗困难等被人所诟病的问题。针对UV过硫酸盐法，一般是藉由UV光活化过硫酸盐以产生氢氧自由基，而对水样中的有机物进行氧化，然，当水样中氯离子(Cl-)浓度超过0.05％时，氢氧自由基的产生就会受到抑制，且当水样的浊度较高时，UV光可能会受到阻挡，使得过硫酸盐的活化不足，如此导致水样中的有机物无法完全氧化，使得水样中非挥发性总有机碳含量的分析失准。针对二阶段式高级氧化法，一般是透过碱药剂(NaOH)的加入而将水样中的有机物氧化成二氧化碳，然后藉由二氧化碳的量测数据，而分析水样中的非挥发性总有机碳含量，然碱药剂中原本就会释出二氧化碳，故碱药剂的使用会有非属于有机物氧化的二氧化碳，而使水样中非挥发性总有机碳含量的分析失准。

有鉴于上述，如何解决上述的种种问题，提升水样中非挥发性总有机碳含量的分析结果的准确性，并使水样中的有机物(即非挥发性总有机碳)能够顺利完成氧化，即为本实用新型主要的技术思想。

技术实现要素：

鉴于上述先前技术之种种问题，本实用新型提供一种水样分析设备，可使水样中的非挥发性总有机碳能够顺利完成氧化，并可确保水样分析仪不受先前残留气体的污染，以提升水样分析结果的准确性。

本实用新型的水样分析设备，用于分析一水样中的非挥发性总有机碳的含量(浓度)，包括：一设备本体，所述设备本体的内部具有一容置空间，所述容置空间容置定量的所述水样；一水样分析仪，连通所述容置空间，分析所述容置空间内的所述水样中的所述非挥发性总有机碳的含量；一流体排放管路，连通所述容置空间；一UV光提供模块，所述UV光提供模块连通所述容置空间，用于提供一UV光；一第一载气提供模块，可选择地连通所述水样分析仪与所述容置空间之其中一者，用于提供一第一载气；以及一执行模块，所述执行模块依序执行一反吹作业与一非挥发性总有机碳分析作业；其中，当所述执行模块执行所述反吹作业时，开启所述流体排放管路，而所述第一载气提供模块连通所述水样分析仪，对所述水样分析仪提供所述第一载气，以使所述水样分析仪内的一先前残留气体随着所述第一载气进入所述容置空间，而后经由所述流体排放管路排出所述容置空间；当所述执行模块执行所述非挥发性总有机碳分析作业时，关闭所述流体排放管路，令所述水样在所述容置空间与所述UV光提供模块之间循环流动，对流经所述UV光提供模块的所述水样提供所述UV光，从而氧化所述水样中的所述非挥发性总有机碳以生成一非挥发性总有机碳气态氧化物，接着，令所述第一载气提供模块向所述容置空间提供所述第一载气，以迫使所述水样中的所述非挥发性总有机碳气态氧化物释出，而进入所述水样分析仪，而对所述容置空间内的所述水样中的所述非挥发性总有机碳的含量进行分析。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述非挥发性总有机碳气态氧化物为二氧化碳。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，还包括一二氧化碳吸附剂，所述二氧化碳吸附剂连通所述第一载气提供模块，吸附所述第一载气中包含的二氧化碳。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述水样分析仪为一非分布式红外线分析仪。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述UV光的光波长介于200至280nm之间。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述容置空间具有一溢流水位与一定量水位，所述溢流水位高于所述定量水位，所述流体排放管路自所述容置空间的所述溢流水位延伸至所述设备本体外，所述水样分析设备还包括：一水样导入管路，所述水样导入管路连通所述容置空间的底部；以及一定量排水管路，所述定量排水管路连通所述容置空间，自所述容置空间的所述定量水位延伸至所述设备本体外；其中，所述执行模块还执行一水样导入作业，当所述执行模块执行所述水样导入作业时，开启所述流体排放管路，令所述水样导入管路启动导入，将所述水样自所述容置空间的底部导入所述容置空间中，并藉由所述流体排放管路排出所述容置空间内超出所述溢流水位的所述水样，以使所述水样于所述容置空间内的水位处于所述溢流水位，而后，关闭所述水样导入管路，并开启所述定量排水管路，藉由所述定量排水管路排出所述容置空间内超出所述定量水位的所述水样，以使所述水样于所述容置空间内的水位处于所述定量水位，以使所述容置空间容置有所述定量的所述水样。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述容置空间具有一循环高水位与一循环低水位，所述水样分析设备还包括一水样循环管路，所述水样循环管路连通所述容置空间，并自所述循环低水位经由所述UV光提供模块延伸至所述循环高水位；当所述执行模块执行所述非挥发性总有机碳分析作业时，令所述水样循环管路驱使所述容置空间的所述水样，由所述循环低水位经由所述UV光提供模块流向所述循环高水位而后再次进入所述容置空间，以实现所述水样在所述容置空间与所述UV光提供模块之间的循环流动。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述循环高水位高于所述定量水位，而所述循环低水位低于所述定量水位。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述循环高水位位于所述溢流水位与所述定量水位之间，而所述循环低水位位于所述容置空间的底部。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，还包括一药剂提供模块，连通所述容置空间，用于提供一药剂；以及一第二载气提供模块，可选择地连通所述容置空间，用于提供一第二载气；其中，所述执行模块还执行一无机碳排除作业；当所述执行模块执行所述无机碳排除作业时，开启所述流体排放管路，令所述药剂提供模块对所述容置空间内的所述水样提供所述药剂，酸化所述水样使所述水样中的一无机碳转化成一二氧化碳，接着，令所述第二载气提供模块向所述容置空间提供所述第二载气，以迫使所述水样中的所述二氧化碳释出，而经由所述流体排放管路排出。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，所述第一载气提供模块与所述第二载气提供模块分别为一流量计，所述第一载气提供模块提供一第一流量的所述第一载气，所述第二载气提供模块提供一第二流量的所述第二载气，其中，所述第一流量小于所述第二流量，所述第一流量由所述水样分析仪的容许载气流量所定义，所述第二流量由能够迫使所述水样中的所述二氧化碳释出的载气流量所定义。

可选择性地，在本实用新型所述的水样分析设备中，当所述执行模块执行所述无机碳排除作业时，所述UV光提供模块维持提供所述UV光，且关闭所述水样循环管路，使所述执行模块执行所述无机碳排除作业时所述容置空间内的所述水样不受所述UV光的影响。

相较于先前技术，本实用新型所述的水样分析设备首先执行一反吹作业以向水样分析仪提供第一载气而使水样分析仪内的先前残留气体可随所述第一载气予以排出，藉以确保水样分析仪不受先前残留气体的污染(影响)，而后，再透过执行一非挥发性总有机碳分析作业，使水样在容置空间与UV光提供模块之间循环流动，以使水样中的非挥发性总有机碳的氧化接近完全，故水样分析仪可针对水样中的非挥发性总有机碳的含量进行分析，藉此，本实用新型可解决先前技术中水样分析仪易受到先前残留气体的污染，以及水样中的非挥发性总有机碳无法顺利完成氧化等问题，可以有效提高水样中非挥发性总有机碳含量的分析结果的准确性。

附图说明

图1，本实用新型水样分析设备之一实施例的整体架构示意图。

图2A，本实用新型水样分析设备执行反吹作业时的执行模块的控制示意图。

图2B，本实用新型水样分析设备执行非挥发性总有机碳分析作业时的执行模块的控制示意图。

图2C，本实用新型水样分析设备执行水样导入作业时的执行模块的控制示意图。

图2D，本实用新型水样分析设备执行无机碳排除作业时的执行模块的控制示意图。

元件标号说明

1 水样分析设备

10 执行模块

11 设备本体

111 容置空间

12 水样分析仪

13 流体排放管路

14 UV光提供模块

15 第一载气提供模块

16 水样导入管路

17 定量排水管路

18 水样循环管路

19 药剂提供模块

20 第二载气提供模块

21 二氧化碳吸附剂

22 微量调压表

23 底部排水管路

L1 溢流水位

L2 定量水位

L3 循环高水位

L4 循环低水位

P1～P5、P11 泵浦

V6～V10 阀体

具体实施方式

以下内容将搭配图式，藉由特定的具体实施例说明本实用新型的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下，进行各种修饰与变更。尤其是，于图式中各个组件的比例关系及相对位置仅具示范性用途，并非代表本实用新型实施的实际状况。

本实用新型提供一种水样分析设备，用于分析水样中的非挥发性总有机碳的含量(浓度)。针对本实用新型的技术思想，以下参照本实用新型图式中图1、图2A至图2D揭示的内容进行例示说明：

请参阅图1，其显示本实用新型所述的水样分析设备1的整体结构示意图。如图所示，本实用新型的水样分析设备1主要包括设备本体11、水样分析仪12、流体排放管路13、UV光提供模块14与第一载气提供模块15，需说明的是，除上述组件之外，本实用新型的水样分析设备1还具有用于控制上述各组件执行运作，以执行水质分析相关作业的执行模块10(如图2A至图2D所示)。

设备本体11的内部具有一容置空间111，用于容置定量的水样。

水样分析仪12连通所述容置空间111，用于分析容置空间111内的水样中的非挥发性总有机碳的含量。于本实施例中，水样分析仪12例如为一非分布式红外线分析仪(NDIR)。

流体排放管路13连通容置空间111，用于排出容置空间111内的气体(例如二氧化碳等)或液体(例如水样等)，于本实施例中，流体排放管路13上设有阀体V10，用于控制流体排放管路13的启闭。

再者，于本实施例中，容置空间111内具有溢流水位L1与定量水位L2，溢流水位L1高于定量水位L2。水样分析设备1还包括有水样导入管路16与定量排水管路17。如图1所示，水样导入管路16连通容置空间111的底部，而使水样由下而上进入容置空间111。于本实施例中，水样导入管路16上设有泵浦P1，透过启动泵浦P1以藉由水样导入管路16导入水样至容置空间111内。再者，于水样导入管路16的前端设置有阀体V7，其可设计为三通阀，以供水样导入管路16可选择从与远程取样源头保持连通的溢流杯中导入水样，抑或透过手动取样方式导入水样。

流体排放管路13自容置空间111的溢流水位L1延伸至设备本体11外，透过开启阀体V10以藉由流体排放管路13排出容置空间111内超出溢流水位L1的水样，以使水样于容置空间111内的水位最高处于溢流水位L1的位置，从而避免容置空间111内的水样过量。

定量排水管路17则连通容置空间111，并自容置空间111的定量水位L2延伸至设备本体11外，于本实施例中，定量排水管路17上设有泵浦P3，透过启动泵浦P3以藉由定量排水管路17排出容置空间111内超出定量水位L2的水样，而使待分析的水样于容置空间111内的水位处于定量水位L2的位置，藉以满足在容置空间111的内部容置定量的水样的需求，从而使水样的分析条件符合预期。

再者，水样分析设备1还可包括底部排水管路23，其自容置空间111的底部延伸至设备本体11外，于底部排水管路23上设置有泵浦P2，透过启动泵浦P2，以藉由底部排水管路完全排出容置空间111内的水样。惟应说明的是，本实用新型的水样分析设备1的架构可按实际需求进行调整，非以图1所示的架构为限。

UV光提供模块14连通所述容置空间111，用于对流经UV光提供模块14的水样提供UV光，以氧化水样中的非挥发性总有机碳而生成非挥发性总有机碳气态氧化物。于本实用新型的实施例中，所生成的非挥发性总有机碳气态氧化物例如为二氧化碳，UV光提供模块14所提供的UV光的光波长介于200至280nm之间。

如图1所示，本实用新型的UV光提供模块14以独立于容置空间111之外的外置方式进行设置，于本实施例中，在设备本体11的容置空间111内设有一循环高水位L3与一循环低水位L4，且水样分析设备1还具有水样循环管路18，其中，水样循环管路18连通设备本体11的容置空间111，并自容置空间111的循环低水位L4经由UV光提供模块14、一直延伸至容置空间111的循环高水位L3。于一实施例中，水样循环管路18上设置有循环泵浦P11，透过启动循环泵浦P11以驱使容置空间111内的水样由循环低水位L4经由UV光提供模块14流向循环高水位L3，并再次回流至容置空间111内，从而实现水样在容置空间111与UV光提供模块14之间的循环流动的效果。于本实用新型的实施例中，有鉴于上述容置空间111内容置定量的水样，亦即，水样在容置空间111内的水位应处于定量水位L2的高度位置，此外，循环高水位L3高于定量水位L2，而使水样在循环过程中，会由循环高水位L3落下至定量水位L2，而有助于水样中非挥发性总有机碳气态氧化物释出，再者，循环低水位L4低于定量水位L2，以满足水样充分循环流动的需求，较佳者，如图1所示，循环高水位L3位于溢流水位L1与定量水位L2之间，而循环低水位L4则位于容置空间111的底部。

承上所述，与习知UV光提供模块14内置于容置空间111内部的方式不同，本实用新型所采用的外置式的UV光提供模块14的优点在于，即便当水样分析设备1在执行非挥发性总有机碳分析作业以外的相关作业时，例如执行前置的无机碳排除作业时，UV光提供模块14可始终维持开启状态，并可透过关闭水样循环管路18，使得在执行无机碳排除作业过程中，即便开启UV光提供模块14，容置空间111内的水样亦不会受到UV光的影响，以避免水样中的非挥发性总有机碳氧化，如此可有效节省反复开关UV光提供模块14所造成的不必要的等待时间(亦即，UV光提供模块14在开启之后，必须等待一段时间，方可执行正常的光照氧化作业)，可以有效提升分析作业的执行效率。应说明的是，本实用新型的水样分析设备1的架构可按实际需求进行调整，非以图1所示的架构为限。

第一载气提供模块15可选择性地连通水样分析仪12或容置空间111中的一者，其用于提供第一载气。于本实施例中，第一载气可例如为氧气或氮气中的一者，为了提高反应效率，本实施例的第一载气采用氧气为佳。

再者，如图1所示，于第一载气提供模块15与水样分析仪12的传输通路之间设有阀体V6，阀体V6可为一三通阀，通过切换阀体V6，以使水样分析仪12可选择性地与第一载气提供模块15或外部空间连通，其中，当切换阀体V6以使第一载气提供模块15与水样分析仪12连通，并同时关闭阀体V8时，可令第一载气提供模块15向水样分析仪12提供第一载气；当切换阀体V6以使第一载气提供模块15与水样分析仪12之间的通路断开时，水样分析仪12与外部空间连通，以排出水样分析仪12内的分析气体，此时，当开启阀体V8时，第一载气提供模块15与容置空间111连通，向容置空间111提供第一载气。

再者，本实用新型的水样分析设备1还设置有药剂提供模块19与第二载气提供模块20。

药剂提供模块19连通容置空间111，用于提供一药剂。于本实施例中，药剂提供模块19所提供的药剂可包含氧化剂与酸剂，并藉由泵浦P4及泵浦P5将所述药剂打入容置空间111内，以于容置空间111中跟水样进行混合，而执行无机碳排除作业(请容后详述)。

第二载气提供模块20可选择地连通容置空间111，用于提供一第二载气。于本实施例中，透过开启或关闭阀体V9，以连通或切断第二载气提供模块20与容置空间111之间的传输通路。

再者，于本实施例中，第一载气提供模块15为流量计A，第二载气提供模块20为流量计B，其中，第一载气提供模块15提供第一流量的第一载气，而第二载气提供模块20提供第二流量的第二载气，于较佳的实施例中，第一流量小于第二流量，其中，第一流量的大小由水样分析仪12的容许载气流量所定义，而第二流量则以由能够迫使水样中的二氧化碳释出的载气流量大小为宜。于本实施例中，流量计A的流量大小设计为200cc/min，流量计B的流量大小设计为400cc/min，但不以此为限，由于不同水样中的无机碳(TIC)实际浓度(含量)可能不同，因此，透过设置独立的第一载气提供模块15与第二载气提供模块20，可在满足水样分析仪12的容许载气(即维持第一载体提供模块15的流量大小保持不变)的前提下，而因应水样中的无机碳实际浓度而单独调整第二载气提供模块20的流量大小，例如，当水样中的无机碳实际浓度较高时，则调高第二载气提供模块20的流量，而当水样中的无机碳实际浓度较低时，则调低第二载气提供模块20的流量，藉以达到最佳的反应效果，从而提升水样中无机碳的排除效率。惟，需说明的是，本实用新型的第一载气提供模块15与第二载气提供模块20亦可合而为单一载气提供模块，以满足简化设备组成的设计需求。

于较佳实施例中，水样分析设备1还可设置二氧化碳吸附剂，其连通第一载气提供模块15与第二载气提供模块20，用于吸附第一载气/第二载气中的二氧化碳，以确保第一载气/第二载气保持纯净(不包含二氧化碳)，从而避免第一载气/第二载气中的二氧化碳影响水质的分析结果。于本实施例中，采用沸石作为二氧化碳吸附剂。此外，为了防止第一载气提供模块15与第二载气提供模块20受到高压载气的冲击而影响其使用寿命，在第一载气提供模块15与第二载气提供模块20的前端还可设置微量调压表22，以调整载气的输入气体压力。

基于上述组成架构，本实用新型的水样分析设备1可在执行模块10的控制下执行不同作业，以下将结合图2A至图2D予以具体说明：

请配合参阅图2A与图1，当执行模块10执行反吹(亦可称逆吹)作业时，打开阀体V10以开启流体排放管路13，且切换阀体V6以使第一载气提供模块15与水样分析仪12连通，同时关闭阀体V8，并启动第一载气提供模块15，对水样分析仪12提供第一载气以作为一正压气流，使得水样分析仪12内的一先前残留气体可随着第一载气反向进入容置空间111中，并经由开启的流体排放管路13排出容置空间111，藉由此反吹作业以避免水样分析仪12因残留有先前残留气体而导致后续分析结果不准确的问题发生。

请配合参阅图2B与图1，当执行模块10执行非挥发性总有机碳分析作业时，关闭阀体V10以使流体排放管路13的通路关闭，而后，启动泵浦P11并开启UV光提供模块14与水样分析仪12，以令水样在容置空间111与UV光提供模块14之间循环流动，对流经UV光提供模块14的水样提供UV光，从而氧化水样中的非挥发性总有机碳以生成一非挥发性总有机碳气态氧化物，接着，执行模块10打开阀体V8且切换阀体V6以断开第一载气提供模块15与水样分析仪12之间的通路，而令第一载气提供模块15向容置空间111提供所述第一载气，以迫使水样中的非挥发性总有机碳气态氧化物释出，而进入水样分析仪12，藉以对容置空间111内的水样中的非挥发性总有机碳的含量进行分析。

于本实施例中，当开启泵浦P11时，水样循环管路18驱使所述容置空间111的水样由循环低水位L4进入UV光提供模块14，以藉由UV光照射而氧化水样中的非挥发性总有机碳以生成一非挥发性总有机碳气态氧化物(例如为二氧化碳)，经氧化后的水样将再次经由水样循环管路18而流向循环高水位L3，并再次进入所述容置空间111，如此周而复始以实现水样在容置空间111与UV光提供模块14之间的循环流动，从而确保容置空间111的水样可以顺利完成氧化。再者，如上所述，由于容置空间111内所容置的水样的水位处于定量水位L2，而循环高水位L3高于定量水位L2，因此，在水样经由循环高水位L3再次回流至容置空间111中时，会经历一段自由落下的过程，此过程可以有效增加反应面积，而达成快速带走水样中所生成的非挥发性总有机碳气态氧化物(例如为二氧化碳)的技术效果。

需说明的是，于本实用新型中，非挥发性总有机碳分析作业在反吹作业之后予以执行，在水样分析仪12执行非挥发性总有机碳分析作业之前，对其中所残留的先前残留气体进行清除，从而提升分析结果的准确性。

请继续配合参阅图2C与图1，当执行模块10执行水样导入作业时，打开阀体V10以开启流体排放管路13，而后启动泵浦P1，以令水样导入管路16启动导入，而将水样自容置空间111的底部导入容置空间111中，于导入过程中，可藉由开启的流体排放管路13以排出容置空间111内超出溢流水位L1的水样，以使水样于容置空间111内的水位处于溢流水位L1，并当水样的水位到达溢流水位L1之后，执行模块10关闭泵浦P1，以令水样导入管路16停止继续导入水样，并开启泵浦P3，而藉由定量排水管路17以排出容置空间111内超出定量水位L2的水样，从而使得水样于容置空间111内的水位处于定量水位L2，藉此实现在容置空间111内容置定量的水样的目的，而使水样的分析条件符合预期。需说明的是，于本实用新型中，当执行模块10在执行水样导入作业的过程中，亦同时执行上述的反吹作业，以透过向水样分析仪12反向提供正压的第一载气，在执行水样导入作业的过程中，可有效避免水样中生成的水气进入到水样分析仪12中，使得水样分析仪12始终保持干燥的状态。

请配合参阅图2D与图1，当执行模块10执行无机碳排除作业时，打开阀体V10以开启流体排放管路13，而后，启动泵浦P4及P5，以令药剂提供模块19对容置空间111内的水样提供药剂，用以酸化容置空间111内的水样，而使水样中的无机碳转化成一二氧化碳，接着，执行模块10开启阀体V9以令第二载气提供模块20向容置空间111提供第二载气，以迫使水样中的所生成的二氧化碳释出，并经由流体排放管路13排出。

需说明的是，上述的无机碳排出作业可在水样导入作业之后以及非挥发性总有机碳分析作业之前予以执行，且在执行无机碳排除作业期间，亦可同时执行反吹作业，以经由水样分析仪12对容置空间111反向吹出(即逆吹)的第一载体，而快速带走水样中所释出的二氧化碳，并经由流体排放管路13予以排出。

综上所述，本实用新型的水样分析设备，在执行非挥发性总有机碳分析作业之前，先行执行反吹作业，透过向水样分析仪反向提供正压的第一载气，而排出水样分析仪内所残留的先前残留气体，以确保水样分析仪的分析结果的准确性。再者，本实用新型在执行非挥发性总有机碳分析作业时，通过令水样在容置空间与UV光提供模块之间循环流动，使得水样中的非挥发性总有机碳的氧化接近完全，从而进一步提高水样分析结果的准确性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及功效，而非用于限制本实用新型。任何熟习此项技术的人士均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型之权利保护范围，应如本实用新型专利范围所列。