總有機碳檢測範圍擴展系統的製作方法

2023-05-14 09:57:46

總有機碳檢測範圍擴展系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種總有機碳檢測範圍擴展系統，其中二氧化碳檢測器（1）外側設置有分別與二氧化碳檢測器（1）控制連通的反應氣體輸入管路（2）、與載氣源連接的載氣管路（3）、第一氣體出口管路（4）、第二氣體出口管路（5）；所述第一氣體出口管路（4）上設置常閉電磁閥（41）；所述載氣管路（3）上設置二位三通電磁閥（31）。該系統無需更換檢測器或對檢測器硬體部件進行更換、調整操作，可檢測5ppb-30000ppm範圍內任意濃度樣品。
【專利說明】總有機碳檢測範圍擴展系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於樣品檢測【技術領域】，具體涉及一種總有機碳檢測範圍擴展系統。
【背景技術】
[0002]總有機碳是指水體中溶解性和懸浮性有機物的總量，常以「T0C」表示。TOC是一個快速檢定的綜合指標，它是以碳的數量表示水中含有機物的總量，通常作為評價水體有機物汙染程度的重要依據。
[0003]檢測過程中總有機碳TOC儀需要測定TC和TIC。總碳(Total Carbon, TC)與總有機碳(Total Organic Carbon, TOC)之差為總無機碳(total inorganic carbon, TIC)。TOC儀檢測TC時，先把樣品中的總碳(總有機碳和總無機碳)氧化成二氧化碳，二氧化碳由二氧化碳檢測器測定，再由數據處理把二氧化碳氣體含量轉換成樣品中總碳的濃度。氧化方法包括溼法氧化(過硫酸鹽)、高溫催化燃燒氧化、紫外氧化等檢測方法。
[0004]無機碳(TIC)的測定一般可以通過酸解進行，將樣品加入到10%磷酸中，總無機碳同磷酸反應生成co2。在載氣的攜帶下通過除滷素裝置進入檢測器。
[0005]現有的TOC檢測器檢驗範圍不夠寬，根據檢測範圍分成多個等級(一般為5ppb-100ppm或100ppm-30000ppm等類似級別)，當檢測高濃度或者寬濃度範圍的二氧化碳時，如果使用5ppb-100ppm範圍的TOC檢測器測定高濃度樣品，檢測器會達到飽和,而無法得到正確結果。。現有技術中遇到此種情況時，往往需要稀釋樣品或更換高濃度檢測器。本發明因此而來。

【發明內容】

[0006]本發明目的在於提供一種總有機碳檢測範圍擴展系統，解決了現有技術中進行大動態濃度範圍樣品精密檢測時，往往需要更換檢測器或對樣品進行稀釋等問題。
[0007]為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是:
[0008]一種總有機碳檢測範圍擴展系統，包括二氧化碳檢測器，其特徵在於所述二氧化碳檢測器外側設置有分別與二氧化碳檢測器控制連通的反應氣體輸入管路、與載氣源連接的載氣管路、第一氣體出口管路、第二氣體出口管路；所述第一氣體出口管路上設置常閉電磁閥；所述載氣管路上設置二位三通電磁閥，當測定高濃度樣品時，常閉電磁閥開啟，二位三通電磁閥控制連通載氣源與二氧化碳檢測器，載氣經載氣管路進入二氧化碳檢測器內，同時反應氣體由反應氣體輸入管路進入二氧化碳檢測器檢測後由第一氣體出口管路排出；當測定低濃度樣品時，常閉電磁閥關閉，二位三通電磁閥控制連通二氧化碳檢測器與第二氣體出口管路，反應氣體由反應氣體輸入管路進入二氧化碳檢測器檢測後經二位三通電磁閥由第二氣體出口管路排出。
[0009]優選的，所述二氧化碳檢測器上設置有反應氣體入口、第一氣體出口和氣體旁路接口，所述二氧化碳檢測器通過反應氣體入口與反應氣體輸入管路連通；所述二氧化碳檢測器通過第一氣體出口與常閉電磁閥控制連通的第一氣體出口管路連通；所述二氧化碳檢測器通過氣體旁路接口與二位三通電磁閥控制的載氣管路連通。
[0010]優選的，所述二位三通電磁閥設置有載氣入口、與第二氣體出口管路連通的反應氣出口、反應氣入口，當載氣入口與反應氣入口連通時，反應氣出口關閉，載氣管路與二氧化碳檢測器連通，載氣由載氣管路經二位三通電磁閥進入二氧化碳檢測器內；當反應氣入口與反應氣出口連通時，載氣入口關閉，二氧化碳檢測器通過二位三通電磁閥與第二氣體出口管路連通，反應氣體由二氧化碳檢測器內經二位三通電磁閥排入第二氣體出口管路。
[0011]優選的，所述反應氣體輸入管路上設置第一穩流閥，反應氣體經第一穩流閥穩流後由反應氣體入口連入二氧化碳檢測器內。
[0012]優選的，所述載氣管路上還設置第二穩流閥，所述第二穩流閥設置在二位三通電磁閥與載氣源間的載體管路上，載氣經第二穩流閥穩流後經二位三通電磁閥控制由第二氣體出口連入二氧化碳檢測器內。
[0013]優選的，所述第一穩流閥的流量小於或等於第二穩流閥流量。
[0014]優選的，所述二氧化碳檢測器包括檢測暗室，所述檢測暗室內設置光源和與光源配合的二氧化碳傳感器。
[0015]優選的，所述反應氣體入口、第一氣體出口、氣體旁路接口均設置在檢測暗室上，並與檢測暗室連通。
[0016]優選的，所述反應氣體入口與第一氣體出口處於檢測暗室的同一高度水平。
[0017]本發明技術方案中二氧化碳檢測器(T0C檢測器)、常閉電磁閥、二位三通電磁閥、穩流閥幾個部件可以通過計算機軟體進行協調控制。當待測樣品的濃度範圍為低濃度如5ppb-100ppm時，操作者切換到低濃度檢測模式，即反應氣體由反應氣體入口進入檢測器，第一氣體出口外側的常閉電磁閥閉合(關閉第一氣體出口管路)，氣體經二位三通電磁閥的反應氣體出口導出二氧化碳檢測器。當待測樣品的濃度範圍為高濃度(如100ppm-30000ppm時，操作者切換到高濃度檢測模式，反應氣體由反應氣體入口進入檢測器；與此同時，經二位三通電磁反應氣體出口關閉(關閉第二氣體出口管路)，二位三通電磁閥的載體入口與檢測器接通，由載氣入口導入100-250ml/min氣體(02/N2)，第一氣體出口外側的常閉電磁閥同時打開，反應氣體由此導出檢測器。
[0018]本發明技術方案得到的TOC檢測範圍擴展系統主要設置有二氧化碳檢測器(T0C檢測器)、常閉電磁閥、二位三通電磁閥、穩流閥幾個構成部件。進行大範圍濃度的樣品檢測時，不用對任何儀器硬體部件進行調整操作，只需在計算機軟體中選擇高檔或低檔，就能測試5ppb-30000ppm範圍內任意濃度樣品。
[0019]本發明技術方案TOC檢測範圍擴展系統優選在使用預先編程(如軟體)控制切換檢測模式。本發明載氣氣體類型根據總碳的檢測原理不同，採用不同的載氣源。如採用紫外氧化時，可以通入氮氣、氬氣等惰性氣體，如採用高溫氧化燃燒法氧化時，可以通入氧氣等。當二氧化碳檢測器與載氣管路連通時，載氣的氣體流量需要進行控制，優選採用在流量與氣體輸入管路的反應氣體流量相等或者稍大於氣體輸入管路的反應氣體流量。這樣可以保證反應氣體較快通過二氧化碳檢測器。這樣，本發明的系統就無需更換檢測器或對樣品進行稀釋，可檢測5ppb-30000ppm範圍內任意濃度樣品。
[0020]本發明的範圍擴展系統在反應氣體濃度不同即檢驗範圍不同時的系統工作流程如下:[0021]待測樣品的濃度範圍為低濃度5ppb-100ppm，反應氣體由反應氣體入口直接進入檢測器，此時，常閉電磁閥閉合，氣體經二位三通電磁閥的反應氣體出口(即氣體排出口)導出檢測器；
[0022]待測樣品的濃度範圍為高濃度100ppm-30000ppm，反應氣體由反應氣體入口進入檢測器，同時二位三通電磁的反應氣體出口關閉，由二位三通電磁閥的載氣入口導入載氣氣體、經二位三通電磁閥的反應氣體入口送入檢測器，並且常閉電磁閥同時打開，氣體由常閉電磁閥導出檢測器。ppm,即part per million,表達溶液濃度時，Ippm即為I μ g/mL。ppb,即part per billion,表示液體濃度時,是1%。ppm。
[0023]經實際實驗證實，本發明的TOC範圍擴展系統安裝成功後在測試過程中，只需要在軟體中選擇對應的方法即可直接測試，安裝後多次的連續測試性能良好無異常。
[0024]相對於現有技術中的方案，本發明的優點是:
[0025]本發明技術方案通過二位三通電磁閥控制二氧化碳檢測器與載氣管路或第二氣體出口管路的連通；當檢測高濃度二氧化碳時，常閉電磁閥開啟，通過二位三通電磁閥控制載氣管路與二氧化碳檢測器的連通，載氣進入二氧化碳檢測器，反應氣體經二氧化碳檢測器檢測後由第一氣體出口排入第一氣體出口管路；當檢測低濃度二氧化碳時，常閉電磁閥關閉，通過二位三通電磁閥控制二氧化碳檢測器與第二氣體出口管路的連通，反應氣體經二氧化碳檢測器檢測後由氣體旁路接口經二位三通電磁閥排入第二氣體出口管路。該系統無需更換檢測器或對樣品進行稀釋，可檢測5ppb-30000ppm範圍內任意濃度樣品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
[0027]圖1為本發明總有機碳檢測範圍擴展系統的結構示意圖；
[0028]圖2為圖1的A處放大圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用於說明本發明而不限於限制本發明的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0030]實施例
[0031]如圖1和圖2所示，該總有機碳檢測範圍擴展系統，包括二氧化碳檢測器1，所述二氧化碳檢測器I外側設置有分別與二氧化碳檢測器I控制連通的反應氣體輸入管路2、與載氣源連接的載氣管路3、第一氣體出口管路4、第二氣體出口管路5 ;所述第一氣體出口管路4上設置常閉電磁閥41 ;所述載氣管路3上設置二位三通電磁閥31，當測定高濃度樣品時時，常閉電磁閥41開啟，二位三通電磁閥控制連通載氣源與二氧化碳檢測器1，載氣經載氣管路3進入二氧化碳檢測器內，同時反應氣體由反應氣體輸入管路2進入二氧化碳檢測器I檢測後由第一氣體出口管路4排出；當測定低濃度樣品時，常閉電磁閥41關閉，二位三通電磁閥控制連通二氧化碳檢測器I與第二氣體出口管路5，反應氣體由反應氣體輸入管路2進入二氧化碳檢測器I檢測後經二位三通電磁閥31由第二氣體出口管路5排出。
[0032]所述二氧化碳檢測器I上設置有反應氣體入口 11、第一氣體出口 12和氣體旁路接口 13，所述二氧化碳檢測器I通過反應氣體入口 11與反應氣體輸入管路2連通；所述二氧化碳檢測器I通過第一氣體出口 12與常閉電磁閥41控制連通的第一氣體出口管路4連通；所述二氧化碳檢測器I通過氣體旁路接口 13與二位三通電磁閥31控制的載氣管路3連通。
[0033]所述二位三通電磁閥31設置有載氣入口 311、與第二氣體出口管路連通的反應氣出口 312、反應氣入口 313，當載氣入口 311與反應氣入口 313連通時，反應氣出口 312關閉，載氣管路3與二氧化碳檢測器I連通，載氣由載氣管路經二位三通電磁閥進入二氧化碳檢測器內；當反應氣入口 313與反應氣出口 312連通時，載氣入口 311關閉，二氧化碳檢測器I通過二位三通電磁閥31與第二氣體出口管路5連通，反應氣體由二氧化碳檢測器I內經二位三通電磁閥排入第二氣體出口管路5。
[0034]所述反應氣體輸入管路2上設置第一穩流閥21，反應氣體經第一穩流閥21穩流後由反應氣體入口 11連入二氧化碳檢測器I內。
[0035]所述載氣管路3上還設置第二穩流閥32，所述第二穩流閥32設置在二位三通電磁閥31與載氣源間的載體管路上，載氣經第二穩流閥32穩流後經二位三通電磁閥控制由第二氣體出口連入二氧化碳檢測器I內。
[0036]所述第一穩流閥的流量小於或等於第二穩流閥流量。
[0037]所述二氧化碳檢測器I包括檢測暗室14，所述檢測暗室內設置光源15和與光源15配合的二氧化碳傳感器16。
[0038]所述反應氣體入口 11、第一氣體出口 12、氣體旁路接口 13均設置在檢測暗室上，並與檢測暗室連通。
[0039]所述反應氣體入口 11與第一氣體出口 12處於檢測暗室的同一高度水平。
[0040]在反應氣體濃度不同即檢驗範圍不同時的系統工作流程如下:
[0041]濃度範圍為低濃度5ppb-100ppm，反應氣體由反應氣體入口直接進入檢測器，此時，常閉電磁閥閉合，氣體經二位三通電磁閥的反應氣體出口(即氣體排出口)導出檢測器；
[0042]濃度範圍為高濃度100ppm-30000ppm，反應氣體由反應氣體入口進入檢測器，同時二位三通電磁的反應氣體出口關閉，由二位三通電磁閥的載氣入口導入載氣氣體、經二位三通電磁閥的反應氣體入口送入檢測器，並且常閉電磁閥同時打開，氣體由常閉電磁閥導出檢測器。
[0043]上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人是能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種總有機碳檢測範圍擴展系統，包括二氧化碳檢測器(1)，其特徵在於所述二氧化碳檢測器(I)外側設置有分別與二氧化碳檢測器(I)控制連通的反應氣體輸入管路(2)、與載氣源連接的載氣管路(3)、第一氣體出口管路(4)、第二氣體出口管路(5);所述第一氣體出口管路(4)上設置常閉電磁閥(41);所述載氣管路(3)上設置二位三通電磁閥(31)，當測定高濃度樣品時，常閉電磁閥(41)開啟，二位三通電磁閥控制連通載氣源與二氧化碳檢測器(1)，載氣經載氣管路(3)進入二氧化碳檢測器內，同時反應氣體由反應氣體輸入管路(2)進入二氧化碳檢測器(I)檢測後由第一氣體出口管路(4)排出；當測定低濃度樣品時，常閉電磁閥(41)關閉，二位三通電磁閥控制連通二氧化碳檢測器(I)與第二氣體出口管路(5),反應氣體由反應氣體輸入管路(2)進入二氧化碳檢測器(I)檢測後經二位三通電磁閥(31)由第二氣體出口管路(5)排出。
2.根據權利要求1所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述二氧化碳檢測器(I)上設置有反應氣體入口( 11 )、第一氣體出口( 12)和氣體旁路接口( 13)，所述二氧化碳檢測器(I)通過反應氣體入口(11)與反應氣體輸入管路(2)連通；所述二氧化碳檢測器(I)通過第一氣體出口(12)與常閉電磁閥(41)控制連通的第一氣體出口管路(4)連通；所述二氧化碳檢測器(I)通過氣體旁路接口(13)與二位三通電磁閥(31)控制的載氣管路(3)連通。
3.根據權利要求2所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述二位三通電磁閥(31)設置有載氣入口(311)、與第二氣體出口管路連通的反應氣出口(312)、反應氣入口(313)，當載氣入口(311)與反應氣入口(313)連通時，反應氣出口(312)關閉，載氣管路(3)與二氧化碳檢測器(I)連通，載氣由載氣管路經二位三通電磁閥進入二氧化碳檢測器內；當反應氣入口(313)與反應氣出口(312)連通時，載氣入口(311)關閉，二氧化碳檢測器(I)通過二位三通電磁閥(31)與第二氣體出口管路(5)連通，反應氣體由二氧化碳檢測器(I)內經二位三通電磁閥排入第二氣體出口管路(5 )。
4.根據權利要求2所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述反應氣體輸入管路(2)上設置第一穩流閥(21)，反應氣體經第一穩流閥(21)穩流後由反應氣體入口(11)連入二氧化碳檢測器(I)內。
5.根據權利要求4所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述載氣管路(3)上還設置第二穩流閥(32)，所述第二穩流閥(32)設置在二位三通電磁閥(31)與載氣源間的載體管路上，載氣經第二穩流閥(32)穩流後經二位三通電磁閥控制由氣體旁路接口(13)連入二氧化碳檢測器(I)內。
6.根據權利要求4所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述第一穩流閥的流量小於或等於第二穩流閥流量。
7.根據權利要求1所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述二氧化碳檢測器(I)包括檢測暗室(14)，所述檢測暗室內設置光源(15)和與光源(15)配合的二氧化碳傳感器(16)。
8.根據權利要求7所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述反應氣體入口(11)、第一氣體出口(12)、氣體旁路接口(13)均設置在檢測暗室(14)上，並與檢測暗室(14)連通。
9.根據權利要求7所述的總有機碳檢測範圍擴展系統，其特徵在於所述反應氣體入口(11)與第一氣體出口（12）處於檢測暗室（14）的同一高度水平。
【文檔編號】G01N35/10GK103487552SQ201310281823
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月5日 優先權日:2013年7月5日
【發明者】吳慶華 申請人:蘇州埃蘭分析儀器有限公司