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徐滋秋:國產TOC分析儀之路任重道遠

 
關鍵詞:環保 TOC
2009-4-16     來源:儀器信息網
    
  國產TOC分析儀研發要點
  “TOC監測項目的開展與TOC分析儀器的國產化研發,無疑對于我國的有機污染物監測具有積極的動作用。但也應當清醒地認識到,目前的TOC熱也存在著許多隱憂,若不及早預防,很可能使我國的TOC自動分析儀國產化工作走上彎路。” 徐滋秋教授鄭重地說到,并就當前需要解決的認識問題與技術問題向我們作了具體的介紹。
  1、確定適合的TOC分析儀國產化起點
  “目前,我國絕大多數TOC研究單位是仿制或組裝國外產品。進口儀器往往不適應我國的水質狀況、監測標準,操作要求也較高,價格也較貴。”
  從近幾年來我國引進與使用較多的國外TOC分析儀的性能特點來看,同檔次的產品相當、各有千秋;最新研制的TOC分析儀也有低檔機、中檔機和高檔機。
  “我國地域廣闊,各地在水質特點、經濟實力、技術與人才等方面差異較大,因此,在國產化過程中,TOC分析儀的起點,不應局限在一個檔次,也不必一味追求高檔次。”
  2、根據實際應用選擇適當的型式與方法
  “TOC分析儀有多種結構型式,各有其特點與最適用場合。在國產化研制過程中,各研制單位宜按照自己的優勢與特長,有針對性地選擇適于我國國情的型式與方法。”
  (1)氧化方法 現狀
  TOC測定方法是由道氏化學公司發明,它的基本原理是:首先把水中有機物的碳氧化成CO2,消除干擾因素后由CO2檢測器測定,再由數據處理把CO2氣體含量轉換成水中有機物的濃度。對于水中的無機碳,采用單獨測定或酸化后去除。
  有機碳的氧化分干法氧化(高溫燃燒法)和濕法氧化,徐滋秋教授就當前兩種方法所采用的技術、試劑等向我們做了介紹。
  從溫度方面看:德國LAR公司的Quick TOC儀采用1200°C的超高溫無催化劑方式,島津的TOC-V采用680°C催化法;歐美絕大多數TOC儀以及煙臺研制、生產的TOC-2000D,采用950°C左右的高溫催化法。
  在催化劑方面,目前德國耶拿的micro N/C和 multi N/C3000用氧化鈰作催化劑,德國Maihak以鈀和氧化鋁作催化劑;島津TOC-V用鉑作催化劑;還有多數TOC儀器廠商以氧化鈷作催化劑。
  高溫氧化管的材料目前主要有兩種,高溫陶瓷(剛玉)材料1200°C以上不變形,制作要求高,需大批量生產,德國LAR的Quick、耶拿的micro N/C和 multi N/C3000、Maihak的TOCOR2和TOCOR20采用高溫陶瓷材料,它的缺點是溫度系數較大,經常啟/停易裂紋、漏氣報廢,而且價格高,難以承受;石英材料1100°C以下不變形,加工較簡單、價格適中,大多數TOC分析儀選用石英材料。
  濕法氧化是以氧化劑輔以外部能量把有機物中的碳氧化成CO2的方法。它的應用時間遠比高溫燃燒催化氧化法早,在現代的TOC連續分析儀中,絕大部分都是濕法氧化。當前濕法的氧化劑主要有過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨以及臭氧、雙氧水、過氧化鉀、光催化劑二氧化鈦等;外部能量主要有加熱、加壓、紫外光及微波。
  過硫酸鹽在當今的濕法TOC分析儀中廣泛使用;美國STAR的TOC-3000型分析儀、美國GE的400型、800型、900型Sievers系列TOC分析儀采用臭氧氧化法;美國STAR的TOC-4000型分析儀、美國ThomTon的TOC-502P分析儀采用紫外光氧化法,煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用紫外光氧化。
  (2)檢測器 比較
  CO2檢測的方法研究也很多,經無數次的試用、改進、淘汰,目前使用最多的是紅外,其次是電導然后是庫侖等。
  “庫侖法檢測器在美國Coulometrics的System130、美國UIC的CMI燃燒催化氧化TOC儀和System230紫外過硫酸鹽氧化法TOC儀中使用。”
  “電導檢測在美國ThomTon的TOC-502P分析儀及美國GE的400型、800型、900型Sievers系列TOC分析儀中使用。電導檢測器的優點是靈敏度高、線性范圍寬、價格低,缺點是受外界溫度影響大。只要做好恒溫措施或溫度補償完全可以達到TOC分析儀的性能要求。煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用電導檢測器,但煙臺的電導檢測器具兩個電導池,一個測量池、一個參比池。”
  “NDIR的特點是直接測定CO2含量,無需二次轉換,精度高;但適合在TOC分析儀上使用的國產NDIR還不過關,體積大、價格高,是TOC分析儀國產化的最大難題之一。”
  (3)進樣器 難點
  “自動進樣器特別是高精度進樣器、高精度蠕動泵不能制造,是全國精密加工技術普遍存在的問題,也是TOC分析儀國產化中的一個瓶頸。”
  “水質自動監測儀一旦投入運行,零部件的損耗數量很大;采用進口儀器,常常由于零部件的價格過高,而出現‘買得起馬配不起鞍’的問題;因此,在國產化的研究中,應重視零部件的研制開發,絕不能搞進口零部件的簡單組裝之路。”
  “任何一種方法,任何一種TOC自動測定裝置,都有自己的長處,也都有缺陷,不可能十全十美。用戶需要充分了解本部門的水質狀況,選擇最合理的機型,研制單位亦應根據不同的水質狀況,開發出不同特點的儀器,才能滿足環保工作的需要。”
(子妍)
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