用于确定样品的碳含量的方法及TOC分析器与流程

本发明涉及一种在toc分析器中确定样品的碳含量的方法及toc分析器。

背景技术：

1、toc分析器至少确定样品中的toc含量，即“总有机碳”含量。toc分析器有时还会确定tic，即“总无机碳”含量，或tc，即“总碳”含量。例如，碳含量在例如废水、饮用水、海水和地表水体以及工艺用水或制药应用的水中的污染的水的分析中起着重要作用。

2、在液体样品中，其中所含的碳通常以湿化学方式或使用紫外线或燃烧方法转化为二氧化碳。样品在670-1,200℃的高温炉中燃烧。在燃烧方法中(特别是在<1,000℃的温度下)，经常使用催化剂来确保完全氧化。因此，在含水样品中，除了二氧化碳和其他燃烧气体外，还会产生水蒸气，并且水蒸气通常在燃烧后冷凝并与二氧化碳气体分离。在二氧化碳气体进入分析单元之前，有时使用过滤器和吸收器或吸附器从二氧化碳气体中去除灰尘、气溶胶和其他气体成分。载气流将二氧化碳气体传送到分析单元。例如，氧气或氧气与氮气的混合物或(处理过的)压缩空气和环境空气用作载气。经常通过非色散红外(ndir)传感器确定碳含量。

3、在经由催化高温法的toc测量中，将等份的水性样品计量加入热反应器中。样品本身应该代表作为整体的介质，并且是均匀的。由于总有机碳("toc")除水相之外还包含颗粒，因此在实际分析之前必须对样品执行均化，即粉碎和混合。为此需要相对大的体积，从中仅将精确已知的、具有代表性的小体积计量加入反应器中。在那里，它被汽化，样品中的有机成分氧化成co2。如前所述，co2通过载气传导至co2检测器，并测量载气中的co2浓度。co2信号显示为峰值——理想情况下为钟形曲线——并且必须随时间积分。在考虑使用的样品体积后，“峰积分”继而与起始样品中的toc浓度成比例。

4、在加热到例如680℃的反应器中计量含水样品的问题是，一方面，样品必须突然汽化以获得所需的峰形。另一方面，必须使用相对大的样品量才能在痕量范围内执行测量。如果在短时间内将过多的样品计量加入到反应器中，它就不会突然汽化。根据样品体积，它在完全汽化之前仍会在反应器中保持液态一段时间。这会使co2曲线加宽和变形，这会导致测量误差。此外，要使到达co2检测器的载气流速保持恒定在技术上非常复杂。如果不付出这种努力，就会产生测量误差。

5、在de 199 31 801中，除了co2信号外，还检测载气速度以执行评估。两个信号相乘并相互积分。这补偿了由于载气流速不恒定造成的误差。曲线形状的理想化不会发生。

6、在wo2019/032574中，在样品计量之前，通过在旁路中切换反应器上游的3/2-way阀和反应器下游的另一个3/2-way阀，将载气流转移到反应器周围。然后将样品缓慢计量加入反应器中。如果此后样品在反应器中完全汽化，并且催化剂回到工作温度，则载气通过反应器返回到co2传感器。为了使载气流量保持恒定，需要付出巨大的技术努力。此外，还需要两个阀。

7、在de 11 2018 007 859 t中，在将样品引入反应器后，通过调节载气速度执行修改co2峰的弯曲形状，从而获得高斯形状。这需要高的技术努力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种简单但可重现的解决方案，以便在toc分析器中将更大量的样品计量和汽化到反应器中。

2、该目的通过一种在toc分析器中确定样品的碳含量的方法来实现，该方法包括以下步骤：将载气从入口经由高温炉引导到分析单元；停止载气通过高温炉的流动；将样品注入高温炉，高温炉用于使样品在高温下汽化和/或氧化，以形成水蒸气和二氧化碳气体；等待直到注入高温炉的样品被汽化；启动载气通过高温炉的流动，从而将在样品的汽化和/或氧化期间产生的二氧化碳气体传送到分析单元；并且，基于样品的氧化期间产生的二氧化碳气体，通过分析单元确定样品的碳含量。

3、一个实施例规定，注入以类脉冲方式加以执行。

4、一个实施例规定，碳含量的确定是循环地执行的。

5、一个实施例规定，通过流量计来测量载气通过分析单元的流量，特别是质量流量。

6、一个实施例规定，测量的流量乘以样品的碳含量，其中，该乘积随时间积分，并且从积分确定样品的toc浓度。

7、该目的进一步通过用于确定样品的碳含量的toc分析器实现，该toc分析器包括：用于载气的入口，其中，该入口经由切断设备导向高温炉，其中，载气用于将样品氧化期间在高温炉中产生的二氧化碳气体传送至分析单元；切断设备，用于停止和启动载气通过高温炉的流动；注入单元，用于将样品注入高温炉内；高温炉，用于使样品在高温下汽化和/或氧化，以形成水蒸气和二氧化碳气体；分析单元，用于基于样品氧化期间产生的二氧化碳气体确定样品的碳含量，其中，载气将样品汽化和/或氧化期间产生的二氧化碳气体传送至分析单元；以及，数据处理单元，其被配置为执行根据前述权利要求中的一项所述的方法的步骤；具体地，数据处理单元被配置为执行以下步骤：控制切断设备；控制和/或调节注入单元；以及，确定样品的碳含量。

8、一个实施例规定，切断设备被配置为阀，特别是3/2-way阀。

9、一个实施例规定，分析器包括：冷凝单元，用于冷凝样品汽化和/或氧化期间产生的水蒸气以形成冷凝物。

10、一个实施例规定，分析器包括用于通过冷凝物加湿载气的加湿单元。

11、一个实施例规定，分析器包括用于将冷凝物从冷凝单元传送到加湿单元的泵。

12、一个实施例规定，分析器包括用于冷却冷凝单元的冷却单元，其中，冷凝单元被配置为是可冷却的。

13、一个实施例规定，分析器包括用于在样品氧化之前从载气中去除二氧化碳气体的处理单元，其中，该处理单元具有结合剂，特别是包括碱石灰，用于结合来自载气的二氧化碳气体。

14、一个实施例规定，载气是环境空气、压缩空气、氮气或气体混合物，特别是由氮气和氧气组成的气体混合物。

15、一个实施例规定，分析器包括过滤器，该过滤器布置在高温炉和分析单元之间并且被配置为过滤酸性气体、灰尘和/或气溶胶。

技术特征：

1.一种用于在toc分析器(11)中确定样品(12)的碳含量的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据权利要求1或2所述的方法，

4.根据权利要求1或2所述的方法，

5.根据前述权利要求所述的方法，

6.一种用于确定样品(12)的碳含量的toc分析器(11)，包括：

7.根据前述权利要求所述的toc分析器(11)，

8.根据前述权利要求中的一项所述的toc分析器(11)，包括：

9.根据前述权利要求所述的toc分析器(11)，包括：

10.根据前述权利要求所述的toc分析器(11)，包括：

11.根据前述权利要求中的一项所述的toc分析器(11)，包括：

12.根据前述权利要求中的一项所述的toc分析器(11)，包括：

13.根据前述权利要求中的一项所述的toc分析器(11)，

14.根据前述权利要求中的一项所述的toc分析器(11)，包括：

技术总结
本发明涉及用于确定样品的碳含量的方法及TOC分析器。该方法包括以下步骤：将载气从入口(13)经由高温炉(17)导入分析单元(14)；停止载气通过高温炉(17)的流动；将样品注入高温炉(17)，高温炉(17)用于使样品(12)在高温下汽化和/或氧化以形成水蒸气和二氧化碳气体；等待直到注入高温炉(17)的样品(12)被汽化；启动载气通过高温炉(17)的流动，从而将在样品(12)的汽化和/或氧化期间产生的二氧化碳气体传送到分析单元(14)；并且，基于在样品(12)氧化期间中产生的二氧化碳气体，通过分析单元(14)确定样品(12)的碳含量。本发明还涉及用于实现该方法的TOC分析器(11)。

技术研发人员：乌尔里希·卡特,迈克·勒德尔,凯·施特恩
受保护的技术使用者：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13