在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法。该方法包括（1）将待测水溶液先进行酸处理，然后分为检测样品和对照样品；（2）将检测样品通过电极氧化反应进行充分氧化，对照样品不进行氧化；（3）将氧化后的检测样品和未氧化的对照样品分别通过选择性薄膜进行过滤；（4）测量氧化后的检测样品中CO2的电导率和未氧化的对照样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的总碳含量和无机碳含量；采用差减法得到待测水溶液中总有机物的含量。本发明专利技术的方法减轻了对化学用品的依赖、安全性高、无需气液分离过程，可有效应用于微重力环境中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测水中总有机物含量的方法，尤其涉及一种在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法。
技术介绍
水中总有机碳（TOC）含量代表了水中所含有机物的总和，反映水被有机物污染程度，对于它的检测是一种全面反映水质的手段。目前，对于总有机碳分析的测量已被广泛地应用在地表水、饮用水、海水、工业用水、制药用水等的监测。此方式实际上已经成为世界上水质控制的主要检测手段。由于直接对水中的总有机碳含量进行定量测量非常困难，目前，普遍的测量方法是先将水中总有机碳氧化生成二氧化碳，然后对产生的二氧化碳进行定量测量，由于碳元素的守恒，因此可以根据二氧化碳的量来推算水中总有机碳的含量。由此，可将对水中总有机碳的测量分为两个步骤：1）将水中的总有机碳充分氧化，生成二氧化碳；2）检测并测量产生的二氧化碳的含量。在微重力环境下进行水中总有机物含量的测量，对于太空活动尤为重要。由于向太空中运送物资的次数有限，且花费巨大，所以，太空中的很多资源必须循环利用。水作为太空中最重要的资源之一，更是如此。对太空中循环利用的水资源，需要对净化处理过后的水质进行评判，以保障循环用水的安全性。目前，在国际空间站上应用的总有机碳检测方法是电化学燃烧法结合非分散红外检测法，但是，该方法存在一些无法避免的问题和缺陷，即该方法存在一个气液分离过程，需要研制高性能的气液分离装置，耗资巨大，过程复杂，并且这种装置在国内外并不易普及。另外，在本领域研究人员试图尝试其它微重力环境下可有效检测水中总有机物含量的方法过程中，存在使用危险化学用品的情况，例如需要使用过硫酸铵（氧化剂）等化学物质，对于在微重力环境中的使用构成安全隐患，并且这些途径的稳定性还有待提高。因此，开发新型的微重力环境下检测水中总有机物含量的方法是当务之急。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可减轻对化学用品的依赖性、安全性高、无需气液分离过程的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法，包括以下步骤：（1）将待测水溶液（即待测含有机物的水溶液）先进行酸处理，然后均分为两份，分别作为检测样品和对照样品；（2）将所述检测样品通过电极氧化反应进行充分氧化，生成CO2，所述对照样品不进行氧化处理；（3）将氧化后的检测样品和未氧化的对照样品分别通过选择性薄膜进行过滤，滤出氧化后的检测样品中的CO2和未氧化的对照样品中的CO2；（4）测量氧化后的检测样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的总碳含量TC；测量未氧化的对照样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的无机碳含量IC；采用差减法计算得到待测水溶液的有机碳含量TOC，即得到待测水溶液中总有机物的含量。上述的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述电极氧化反应为BDD电极氧化反应。上述的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法中，优选的，所述BDD电极氧化反应中，所述检测样品中有机物氧化生成二氧化碳的转换率达98.3%以上。上述的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法中，优选的，所述步骤（3）中，所述选择性薄膜为气体渗透膜。上述的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述酸为磷酸。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.本专利技术创新地提出利用电化学燃烧法（优选参硼金刚石电极）与薄膜电导率检测法相结合的总有机物测量方法检测微重力环境下水中总有机物的含量，该方法减轻了对化学物品的依赖性，可显著提高检测安全性，也不存在气液分离过程，可以解决现有技术中存在的难点和不足，有效地在微重力环境下进行使用。在现有技术中，在国际空间站上应用的总有机碳检测方法是电化学燃烧法结合非分散红外检测法，在这个过程中需要进行一个气液分离过程，而目前在微重力环境中的气液分离装置非常复杂且体积庞大，无法匹配总有机碳分析装置。因此，本专利技术创新的提出电化学燃烧法与薄膜电导率检测法的结合，以此省去气液分离过程，同时减少化学试剂的使用，提高在微重力环境中的安全性。2.本专利技术的方法中，电极氧化反应优选BDD电极氧化反应。参硼金刚石BDD（Boron-DopedDiamond）电极的析氧电位高达28V，表现出极好的电催化性能，也具有许多传统电极材料不可比拟的优异特性，如：宽电化学势窗、低背景电流、良好的电化学稳定性、耐腐蚀性以及表面不易被污染等。在常温常压下通过电化学高级氧化技术EAOP可直接将有机物矿化。Diachem、Si/BDD、Nb/BDD、Ti/BDD电极以及表面改性后的BDD电极可在电极表面产生具有强氧化性的羟基自由基，对酚类、染料、农药和表面活性剂等有机废水的降解能力较强。BDD电极可降解多种有机物，电流效率＞90%，可使有机物完全矿化。BDD电极氧化有机污染物的机理为电化学燃烧，即有机污染物被电极表面物理吸附的“活性氧”（羟基自由基OH）通过电化学燃烧生成CO2和H2O。相比于其他电极，OH可在金刚石表面产生并且具有很高的电流效率。此过程不需要加入大量的化学试剂、不会产生二次污染、也不需要向阴极通入氧气，减少了配套设施的数量，所以EAOP比其他电化学氧化过程更有优势。3.本专利技术的方法中，将水中TOC氧化生成CO2后，采用气体渗透膜选择性地透过有机氧化生成CO2，阻止例如酸、碱与卤代化合物等干扰氧化生成的CO2的测定，具有灵敏度高、选择性好、稳定性好、精度高等优势。附图说明图1为本专利技术实施例1中在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法原理示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。实施例1：一种本专利技术的在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法，如图1所示，包括以下步骤：（1）以邻苯二甲酸氢钾水溶液作为待测溶液，先采用6mol/L的磷酸对待测溶液进行酸处理，以去除待测溶液中无机物的影响，然后将待测溶液一分为二（等分），分别设为检测样品和对照样品，检测样品送至B管路，对照样品送至A管路。（2）将B管路中的检测样品送至BDD电极氧化反应器，经BDD电极氧化反应（有机物+OH·→CO2+H2O，温度可优选在90℃～110℃之间），使检测样品中的有机物氧化生成CO2，转换率为98.3%以上。A管路中的对照样品不进行氧化处理，经过延时盘管的延迟过程，使得A管路样品与B管路样品经过相同的时间△t到达CO2气体渗透膜。（3）将步骤（2）中经氧化后的检测样品通过CO2气体渗透膜进行过滤，使检测样品中的CO2穿过薄膜进入去离子水内循环管路（主要用于提供过滤和电导率测量的环境）中，未进入管路的其它物质作为废物排出系统。将步骤（2）中未氧化的对照样品也通过CO2气体渗透膜进行过滤，使对照样品中的CO2穿过薄膜进入去离子水内循环管路中，未进入管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法，包括以下步骤：（1）将待测水溶液先进行酸处理，然后均分为两份，分别作为检测样品和对照样品；（2）将所述检测样品通过电极氧化反应进行充分氧化，生成CO2，所述对照样品不进行氧化处理；（3）将氧化后的检测样品和未氧化的对照样品分别通过选择性薄膜进行过滤，滤出氧化后的检测样品中的CO2和未氧化的对照样品中的CO2；（4）测量氧化后的检测样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的总碳含量TC；测量未氧化的对照样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的无机碳含量IC；采用差减法计算得到待测水溶液的有机碳含量TOC，即得到待测水溶液中总有机物的含量。

【技术特征摘要】
1.一种在微重力环境下检测水中总有机物含量的方法，包括以下步骤：
（1）将待测水溶液先进行酸处理，然后均分为两份，分别作为检测样品和对照样品；
（2）将所述检测样品通过电极氧化反应进行充分氧化，生成CO2，所述对照样品不进行氧化处理；
（3）将氧化后的检测样品和未氧化的对照样品分别通过选择性薄膜进行过滤，滤出氧化后的检测样品中的CO2和未氧化的对照样品中的CO2；
（4）测量氧化后的检测样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的总碳含量TC；测量未氧化的对照样品中CO2的电导率，计算得到待测水溶液的无机碳含量IC；采用差减法计算得到待测水溶液的有机碳含量TOC，即得到待测水溶液中总有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢念，何峰，寻骈臻，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43