基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測方法和設備的製作方法
2023-08-07 00:54:41 1
專利名稱：基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境保護及化工領域，尤其涉及利用超臨界水氧化技術以及超臨界水氧化體系中氧含量的原位測量技術，準確測量有機汙染物的化學需氧量(Chemical OxygenDemand,簡稱 COD)。
背景技術：
化學需氧量旨在反映水體受有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等還原性物質汙染的程度，是水處理領域非常重要的一個檢測參數。近年來，隨著人們對固體廢棄物、氣體廢棄物環境處理效果/效率要求的逐步提高，以及對汙染物處理機理和過程認識的不斷深入，化學需氧量作為環境研究領域的一個重要指標，其測試對象也有必要從水體汙染物擴展到固態和氣態汙染物。相應地，其測定方法也應作適當的修訂和完善。目前普遍採用的化學需氧量測定方法是國家標準方法(GB11914-89)。即以重鉻酸鉀為氧化劑，在酸性介質中，分別以硫酸銀和硫酸汞為催化劑和氯離子掩蔽劑，測定汙染水樣的化學需氧量值，測定時間2-4小時。該方法測定過程簡單，重現性好，但仍存在諸多不足①需使用毒性藥品(如硫酸汞、重鉻酸鉀、硫酸銀等)，會造成二次汙染。②檢測周期長(一般需約4小時才能得到結果)，效率低。③滴定分析涉及人工操作，誤差大。④分析測試對象僅僅局限於汙染水樣，不能對固態和氣態汙染物進行測定。鑑於標準方法的不足，人們針對於汙染物化學需氧量的測定開展了大量的研究，並開發了許多新的檢測方法。如美國專利US7598086採用光電技術測定水體樣品的化學需氧量，避免了傳統方法中毒性藥品的使用；US20110027893、US8236567公開了一種液態汙染物化學需氧量的自動測定方法，然而該方法依然採用重鉻酸鉀對還原性汙染物進行氧化，造成二次汙染。中國專利02145349. 7、200410015761. O在測定化學需氧量時採用納米二氧化鈦進行催化，大大提高了檢測效率，然而仍未消除測定過程中鉻鹽的汙染問題；02102575. 4採用庫侖滴定替代傳統的氧化還原滴定，準確度有所提高，但仍未克服氧化劑的二次汙染問題；200510023445. 2,200510026210. 9分別採用電化學安培檢測技術和光電催化技術測定水體樣品的化學需氧量，然而由於涉及複雜的電化學分析系統，應用受到了限制，其檢測對象也具有局限性；201110345943.4採用分光光度法測定汙泥上清液的化學需氧量，但也存在鉻鹽汙染問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種化學需氧量新的測定方法，該方法適用於液態、固態、氣態汙染物的化學需氧量測定。為實現上述目的，本發明的技術方案為基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測方法，具體包括以下步驟步驟1:將有機汙染物、水介質及氧化劑充分混合均勻，得混合待測樣品；所述氧化劑的添加量為有機汙染物中的還原性汙染物的反應量的等量或過量；，反應式如所示
權利要求
1.基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測方法，其特徵在於，具體包括以下步驟1)將有機汙染物、水介質及氧化劑充分混合均勻，得混合待測樣品；所述氧化劑的添加量為有機汙染物中的還原性汙染物的反應量的等量或過量2)將所述混合待測樣品中的水介質處理為超臨界狀態，待所述氧化劑與所述還原性汙染物充分反應，記錄反應前後體系中氧含量的變化，將消耗量換算為化學需氧量。
2.根據權利要求1所述的化學需氧量檢測方法，其特徵在於，具體包括以下步驟步驟I)中，將有機汙染物、水介質及氧化劑添加至超臨界水氧化裝置的反應腔中，混合均勻， 得混合待測樣品；步驟2)中，將超臨界水氧化裝置設置為溫度不低於400°C，壓力不低於 23MPa，所述氧化劑與所述還原性汙染物充分反應不少於5分鐘。
3.根據權利要求1所述的化學需氧量檢測方法，其特徵在於，步驟I)中所述氧化劑的添加量為有機汙染物中的還原性汙染物與氧化劑反應所需當量的3-5倍，所述氧化劑為空氣、純氧、臭氧和雙氧水中的任一種或多種。
4.根據權利要求2所述的化學需氧量檢測方法，其特徵在於，步驟2)中，將檢測含氧量的電化學傳感器的工作電極置於反應體系中，通過讀取反應後的氧含量數據，計算反應前氧含量與反應後氧含量的差值，將差值換算為化學需氧量。
5.根據權利要求4所述的化學需氧量檢測方法，其特徵在於，所述氧含量數據是基於氧含量原位測量裝置的化學傳感器的工作電極和氧含量原位測量裝置的化學傳感器的參考電極之間的電動勢值換算所得。
6.基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測裝置，其特徵在於包括超臨界水氧化裝置 (I)和用於檢測超臨界水氧化裝置(I)含氧量的電化學傳感器(2)。
7.根據權利要求6所述的基於超臨界水氧化的化學需氧量檢測裝置，其特徵在於所述超臨界水氧化裝置(I)設有一反應腔(3)，所述反應腔(3)設有氣體出口(4);所述電化學傳感器(2)設有的工作電極與所述氣體出口(4)連通。
8.根據權利要求7所述的化學需氧量檢測裝置，其特徵在於所述氣體出口(4)與所述工作電極之間設有閥門。
9.運用權利要求6-8任一項所述化學需氧量檢測裝置檢測判定樣品被有機物汙染程度的方法，其特徵在於，具體包括以下步驟將待測樣品、氧化劑和/或水介質置於所述超臨界水氧化裝置(I)的反應腔(3)內，保持反應腔(3)的密閉，設置超臨界水氧化裝置(I) 的溫度和壓力，使反應腔(3)中水介質為超臨界狀態；通過電化學傳感器(2)獲得反應後體系中的氧含量，計算反應前後的氧含量差值，即得化學需氧量值，將化學需氧量值與未受汙染樣品的化學需氧量值進行比較，判斷汙染程度。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於將裝有固體或氣體待測樣品、氧化劑和水介質的超臨界水氧化裝置(I)的溫度設定為400-500°C，壓力設定為23-30MPa，反應時間設定為40-60分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種測定有機汙染物化學需氧量的新方法。該方法將超臨界水氧化技術和氧含量原位測量技術有機結合，通過測算有機汙染物進行超臨界水氧化處理所耗費的氧量，準確獲得該汙染物的化學需氧量；所涉及的裝置主要有超臨界水氧化裝置和氧含量原位測量裝置；其中，超臨界水氧化裝置主要利用處於超臨界狀態下的水所表現出來的特殊性質，將有機汙染物迅速深度氧化降解為二氧化碳、水、氮氣等無機組分；氧含量原位測量裝置主要用於原位獲得有機汙染物進行超臨界水氧化處理前後體系中的氧含量數據，通過計算其差值，即可方便地獲得該汙染物的化學需氧量；本方法氧化徹底、迅速，處理對象廣泛，準確度高，無二次汙染。
文檔編號G01N1/38GK102998347SQ20121047368
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者王光偉, 徐願堅, 陳忠, 陳鴻珍, 殷逢俊 申請人:重慶綠色智能技術研究院