基于单检测器的纯水TOC在线检测方法与流程

基于单检测器的纯水toc在线检测方法
技术领域
1.本发明涉及水质toc检测技术领域，尤其涉及一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法。


背景技术：

2.toc表示为总有机碳(total organic carbon)，是指有机物所含碳元素的量，不包含无机碳的量，是以含碳量表示水体中有机物总量的综合指标，比cod更能真实反映水体中有机物的含量。目前市场上存在的toc在线分析原理主要有高温催化氧化-ndir法、uv/过硫酸盐氧化-ndir法、紫外氧化-电导法(电极接触测量法)。
3.但是，高温催化氧化-ndir法中水样的量很少(小于2ml)，影响检测灵敏度；样品中的盐分残渣逐渐累积，最终会堵塞催化剂表面，造成低测量峰形状，降低测量准确度和精密度。uv/过流酸盐氧化-ndir法中需要消耗多种试剂和载气，氧化效率低，测量的toc范围有限。紫外氧化-电导法中紫外灯氧化能力相对较弱，适用于toc浓度较低的情况，无法保证完全氧化消解；受no3-、cl-等离子影响电导率的测量，含氮有机化合物在氧化消解后会生产no3-,通过氧化前和氧化后的电导率的变化来换算toc浓度，无法避免no3-、cl-等离子的干扰；
③
氧化前和氧化后的电导率由两个独立的传感器测量，无法避免传感器差异性的影响。
4.可以看出目前市场存在的toc测量技术存在至少如下缺点之一：
5.(1)仪器结构复杂、体积较大，测量周期长；
6.(2)消耗化学试剂和载气，测量范围窄；
7.(3)氧化前后电导率由两个独立的传感器检测，无法避免传感器一致性带来的测量误差。


技术实现要素：

8.本技术实施例通过提供一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法，解决了现有技术中仪器结构复杂、体积较大，测量周期长、消耗化学试剂或载气，测量范围窄、氧化前后采用多个传感器检测，无法避免设备不一致性带来的测量误差等技术问题，实现了不额外消耗化学试剂，测量范围宽、高精度、测量周期灵活的toc测量检测方案。
9.本技术实施例提供了一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法，所述方法包括：
10.s1：样品采样预处理：响应于利用管道取样器对待分析纯水进行采样后，获取待测纯水样品；基于配置的预处理通道，将所述待测纯水样品经过所述预处理通道，完成包括过滤在内的预处理；在去除过滤掉悬浮颗粒后，将所述待测纯水样品静置于催化氧化室中；
11.s2：有机物氧化处理：响应于催化氧化室中配置有紫外光灯和二氧化钛薄膜，所述紫外光灯与监测终端连接，通过所述监测终端控制所述紫外光灯产生第一紫外光；在所述第一紫外光以及二氧化钛的共同作用下，所述待测纯水样品中的有机化合物发生消解氧化反应；
12.s3：toc浓度监测：响应于所述催化氧化室中配置一个检测器，且所述检测器与监
测终端连接，通过所述监测终端控制所述紫外光灯产生第二紫外光，根据所选的完全消解氧化测量规则，控制所述检测器在所述第二紫外光下对所述催化氧化室中的所述待测纯水样品进行吸光度检测；判定所述待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化后，利用预设的参照标准换算所述待测纯水样品中的toc浓度值。
13.在一种实施例中，所述完全消解氧化测量规则为设置自定义完全消解氧化时间，使得所述监测终端在所述自定义完全消解氧化时间后定义所述待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化。
14.在一种实施例中，基于设置所述自定义完全消解氧化时间，所述监测终端中预先配置的参照标准为吸光度-toc浓度对照表，通过所述检测器分别测量所述有机化合物被消解氧化前后的吸光度，利用消解氧化前后吸光度测量值的差值计算有机化合物被消解氧化前后的吸光度变化量，根据所述有机化合物被完全消解氧化以及所述吸光度-toc浓度对照表，换算得到所述待测纯水样品中toc浓度值。
15.在一种实施例中，所述完全消解氧化测量规则为设置周期性测量规律，利用相邻周期间的吸光度变化量来判定所述待测纯水样品中的有机化合物是否被完全消解氧化。
16.在一种实施例中，基于周期性测量规律，所述监测终端控制所述检测器对所述待测纯水样品中的有机化合物的吸光度进行周期性检测，获取各周期所述待测纯水样品的吸光度测量值，根据相邻两次吸光度测量值计算各相邻周期间吸光度变化量，当吸光度变化量低于预设变化阈值时，判定所述待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化。
17.在一种实施例中，所述监测终端中预先配置的参照标准为消解时间-toc浓度对照曲表；基于所述待测纯水样品的吸光度变化量低于预设变化阈值，判定出所述待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化；根据所述待测纯水样品的完全消解氧化时间以及所述消解时间-toc浓度对照曲表，换算得到所述待测纯水样品中的toc浓度值。
18.在一种实施例中，在所述待测纯水样品中的有机化合物发生消解氧化之前，还包括记录所述催化氧化室中所述待测纯水样品的初始吸光度测量值a0和初始时间t0，在所述待测纯水样品中的有机化合物被消解氧化过程中，间隔预定的采样周期t记录一次吸光度测量值及其时间，使得任意相邻两次的吸光度变化值为δa＝a
n-a
n-1
，各采样周期t＝t
n-t
n-1
。
19.在一种实施例中，所述第一紫外光采用185nm紫外光，所述第一紫外光与所述二氧化钛对所述待测纯水样品进行消解氧化的反应式为：h2o+hv(185nm)(tio2)-》oh-+h
+
，其中，羟基自由基oh-将有机化合物氧化成co2，有机物+oh-‑
＞co2+h2o。
20.在一种实施例中，所述检测器采用双通道紫外光吸收度检测器。
21.在一种实施例中，所述第二紫外光采用254nm紫外光，根据所述254nm紫外光的照射下，有机化合物有吸收区、无机化合物无吸收区的紫外吸收光谱原理，通过所述检测器测量所述待测纯水样品中的有机化合物在消解氧化前后的吸光度。
22.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
23.1、由于采用了选择紫外光和二氧化钛作为有机化合物的催化剂，增强了氧化效果。
24.2、由于消解氧化前后的吸光度测量采用单个254nm检测器测量，避免不同检测器带来的测量误差。
25.3、由于采用紫外吸收光谱原理进行的接触式测量，避免接触式测量中电极氧化腐蚀影响测量精度的问题。
26.4、由于只考虑消解时间或者吸光度变化，因此避免了有机化合物消解氧化后产生的no3-、cl-等带电离子对测量的影响，增强抗干扰能力。
附图说明
27.图1为本技术实施例一中基于单检测器的纯水toc在线检测方法流程图；
28.图2为本技术实施例一中测量系统框图；
29.图3为本技术实施例二中纯水toc在线检测方法流程图；
30.图4为本技术实施例三中纯水toc在线检测方法流程图。
具体实施方式
31.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
32.实施例一
33.本技术实施例提供了一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法，其测量原理为基于单检测器的紫外催化氧化-紫外吸收光谱法，利用185nm射线和二氧化钛对待测纯水样品进行光催化，以使待测纯水样品在光催化的作用下将有机化合物氧化成二氧化碳，通过同一个检测器分别对氧化过程的前后进行254nmuv的吸光度检测，再通过换算获取toc浓度值。
34.参考附图1-2所示，本技术实施例提供了一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法，方法包括如下步骤。
35.步骤s1：样品采样预处理：响应于利用管道取样器对待分析纯水进行采样后，获取待测纯水样品；基于配置的预处理通道，将待测纯水样品经过预处理通道，完成包括过滤在内的预处理；在去除过滤掉悬浮颗粒后，将待测纯水样品静置于催化氧化室中。
36.步骤s2：有机物氧化处理：响应于催化氧化室中配置有紫外光灯和二氧化钛薄膜，紫外光灯与监测终端连接，通过监测终端控制紫外光灯产生第一紫外光；在第一紫外光以及二氧化钛的共同作用下，待测纯水样品中的有机化合物发生消解氧化反应。
37.进一步说明，第一紫外光采用185nm紫外光，第一紫外光与二氧化钛对待测纯水样品进行消解氧化的反应式为：h2o+hv(185nm)(tio2)-》oh-+h
+
，其中，羟基自由基oh-将有机化合物氧化成co2，有机物+oh-‑
＞co2+h2o。
38.本实施例中的紫外光灯设置于催化氧化室中，其表面涂抹有二氧化钛薄膜。在一种实施例汇总，uv灯采用螺旋形的石英管。进一步说明，螺旋形石英管的表面涂敷有一层二氧化钛薄膜。
39.步骤s3：toc浓度监测：响应于催化氧化室中配置一个检测器，且检测器与监测终端连接，通过监测终端控制紫外光灯产生第二紫外光，根据所选的完全消解氧化测量规则，控制检测器在第二紫外光下对催化氧化室中的待测纯水样品进行吸光度检测；判定待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化后，利用预设的参照标准换算待测纯水样品中的toc浓度值。
40.本实施例中的检测器采用双通道紫外光吸收度检测器。进一步说明，待测纯水样品的有机物、无机物在紫外光谱区(190nm～330nm)都存在吸收段，而在254nm前是有机物、无机物的共存吸收区，在254nm后，有机物有吸收区、无机物无吸收区，基于此，本实施例选用254nm的紫外光作为光源。也就是说，本实施例中的第二紫外光采用254nm紫外光，根据254nm紫外光的照射下，有机化合物有吸收区、无机化合物无吸收区的紫外吸收光谱原理，通过检测器测量待测纯水样品中的有机化合物在消解氧化前后的吸光度。
41.本实施例中的配置有不同的单色器，通过不同的单色器产生不同类型的紫外光，比如，需要进行催化氧化时，用一种单色器产生185nm的紫外光，需要进行254nm紫外光检测时，产生254nm紫外光。
42.进一步说明，为了展示toc浓度的测量以及吸光度的变化，本实施例中的监测终端中配置有显示器，通过显示器显示待测纯水样品中toc浓度值的检测结果。进一步说明，随着待测纯水样品中的有机化合物被消解氧化，可以设置实时的曲线图，随着待测纯水样品的消解时间或者吸光度变化不断反映出实时的toc浓度值，当toc浓度值变化停止后，即为当前待测纯水样品被完全消解，并且停止的toc浓度值即为待测纯水样品中的浓度值，并通过显示器呈现出来。
43.实施例二
44.基于实施例一，参考附图3所示，本技术实施例提供了一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法。在进行toc浓度监测时，响应于催化氧化室中配置一个检测器，且检测器与监测终端连接，通过监测终端控制紫外光灯产生第二紫外光。由于监测终端中不限定一种测量规则获取toc浓度值。本实施例中基于历史数据或者常规惯例给出既定的消解氧化时间，然后认定在这消解氧化时间内，待测纯水样品中的有机化合物可以被完全消解氧化。
45.根据所选的完全消解氧化测量规则，控制检测器在第二紫外光下对催化氧化室中的待测纯水样品进行吸光度检测；判定待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化后，利用预设的参照标准换算待测纯水样品中的toc浓度值。
46.进一步说明，本实施例中的完全消解氧化测量规则为设置自定义完全消解氧化时间，使得监测终端在自定义完全消解氧化时间后定义待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化。
47.基于设置自定义完全消解氧化时间，监测终端中预先配置的参照标准为吸光度-toc浓度对照表，通过检测器分别测量有机化合物被消解氧化前后的吸光度，利用消解氧化前后吸光度测量值的差值计算有机化合物被消解氧化前后的吸光度变化量，根据有机化合物被完全消解氧化以及吸光度-toc浓度对照表，换算得到待测纯水样品中toc浓度值。
48.因此在待测纯水样品中的有机化合物发生消解氧化之前，本实施例还包括记录催化氧化室中待测纯水样品的初始吸光度测量值a0和初始时间t0，在既定得自定义完全消解氧化时间tk后，再次记录催化氧化室中待测纯水样品的吸光度测量值ak，使得在自定义完全消解氧化时间中，吸光度变化值δa＝a
k-a0，本实施例中根据预设的吸光度-toc浓度对照表，查找对应于吸光度变化值的toc浓度值作为待测纯水样品中的toc浓度值。
49.可以看出，本实施例利用185nmuv结合二氧化钛氧化消解有机物，无需使用化学试剂，避免造成化学污染；消解氧化前后吸光度由一个254nmuv检测器测量，避免了由检测器一致性带来的测量误差；紫外吸收光谱可以避免电导法中no
3-、cl-等带电离子对电导率测
量的影响；基于历史数据，因此消解氧化时间可灵活设定，当然，当给出的自定义完全消解氧化时间并不能完全消解氧化待测纯水样品中的有机化合物时，可以自动认定为当前待测纯水样品中的toc浓度变化量。由于采用紫外吸收光谱原理，以非接触式测量方式，避免电极氧化腐蚀影响测量精度。
50.实施例三
51.基于实施例一，参考附图4所示，本技术实施例提供了一种基于单检测器的纯水toc在线检测方法。在进行toc浓度监测时，响应于催化氧化室中配置一个检测器，且检测器与监测终端连接，通过监测终端控制紫外光灯产生第二紫外光。由于监测终端中不限定一种测量规则获取toc浓度值。本实施例中先进行完全消解氧化判断，在判定为待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化后，再进行toc浓度值换算获取。
52.本实施例中的完全消解氧化测量规则为设置周期性测量规律，利用相邻周期间的吸光度变化量来判定待测纯水样品中的有机化合物是否被完全消解氧化。
53.进一步说明，基于周期性测量规律，监测终端控制检测器对待测纯水样品中的有机化合物的吸光度进行周期性检测，获取各周期待测纯水样品的吸光度测量值；根据相邻两次吸光度测量值计算各相邻周期间吸光度变化量，当吸光度变化量低于预设变化阈值时，判定待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化。
54.本实施例中的监测终端中预先配置的参照标准为消解时间-toc浓度对照曲表；基于待测纯水样品的吸光度变化量低于预设变化阈值，判定出待测纯水样品中的有机化合物被完全消解氧化；根据待测纯水样品的完全消解氧化时间以及消解时间-toc浓度对照曲表，换算得到待测纯水样品中的toc浓度值。
55.在待测纯水样品中的有机化合物发生消解氧化之前，本实施例中还包括记录催化氧化室中待测纯水样品的初始吸光度测量值a0和初始时间t0。在待测纯水样品中的有机化合物被消解氧化过程中，间隔预定的采样周期t记录一次吸光度测量值及其时间，使得任意相邻两次的吸光度变化值为δa＝a
n-a
n-1
，各采样周期t＝t
n-t
n-1
，完全消解时间为δt＝t
k-t0，其中k为完全消解氧化时的测量次数。本实施例利用完全消解时间查找消解时间-toc浓度对照曲表，找出适配的toc浓度值作为本实施例中待测纯水样品中的toc浓度值。
56.可以看出，本实施例利用185nmuv结合二氧化钛氧化消解有机物，无需使用化学试剂，避免造成化学污染；消解氧化前后吸光度基于254nm紫外光谱吸收的检测器测量，避免了由不同检测器导致的测量误差；本实施例利用紫外吸收光谱原理进行非接触式测量，可以避免电导法中no
3-、cl-等带电离子对电导率测量的影响；利用周期性测量规律，因此消解氧化时间不受限定，根据消解氧化时间决定周期数；采用非接触式测量的方式，避免电极氧化腐蚀影响测量精度。
57.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
58.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。