一种新型COD测定装置及其测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型COD测定装置及其测定方法，包括超临界水氧化系统，所述超临界水氧化系统主要由反应腔体、物料进口和氧气进口组成，所述COD测定装置还包括电化学原位供氧系统，电化学原位供氧系统包括第一腔体、第二腔体和固体氧离子导体，第二腔体上的氧气出口通过第一管道与超临界水氧化系统的氧气进口连通，固体氧离子导体，设置在第一腔体和第二腔体之间并将第一腔体和第二腔体相互隔离开，其两端分别设有第一工作电极和第一参比电极，二者分别通过引线与同一直流电源的正负极连接，本发明专利技术可以有效解决目前用超临界水氧化技术测定污染物COD时存在的氧化剂引入自动化程度较低的问题。

A new COD measuring device and its measuring method

The invention discloses a novel COD measuring device and its measuring method, including a supercritical water oxidation system. The supercritical water oxidation system is mainly composed of a reaction chamber, a material inlet and an oxygen inlet. The COD measuring device also includes an electrochemical in-situ oxygen supply system, and an electrochemical in-situ oxygen supply system comprises a first chamber. The oxygen outlet of the second chamber is connected with the oxygen inlet of the supercritical water oxidation system through the first pipe. The solid oxygen ion conductor is arranged between the first chamber and the second chamber and separates the first chamber and the second chamber from each other. The first working electrode and the second chamber are respectively arranged at the two ends of the oxygen outlet. The first reference electrode is connected with the positive and negative poles of the same current power supply through a lead, respectively. The present invention can effectively solve the problem of low automation of oxidant introduction in the determination of pollutant COD by supercritical water oxidation technology.

【技术实现步骤摘要】
一种新型COD测定装置及其测定方法
本专利技术涉及一种新型COD测定装置及其测定方法，尤其涉及污染物超临界水氧化过程中的原位供氧技术及装置，属于环境保护及环境监测领域。
技术介绍
化学需氧量（COD）作为衡量污染物污染程度的一个重要指标，是环境工程领域非常重要的一个检测参数。目前普遍采用的COD测定方法是以重铬酸钾或高锰酸钾为氧化剂，并在一定条件下对污染物进行氧化降解，然后采用滴定或光学的方法进行残余氧化剂测定，进而确定污染物的COD值。这种方法需要使用大量化学试剂，且涉及人工滴定或工作曲线绘制，无论是测定效率、环境友好水平，还是测定成本均受到限制。此外，该方法的适用对象也仅仅局限于液态污染体系，而对于非液态污染体系则必须将其含有的污染物转移到液体样品中进行测试，不但给COD测定带来困难，而且容易出现较大的误差。鉴于目前COD测定方法的局限性，国内外科学家纷纷针对于污染物COD的测定开展了广泛的研究。众所周知，超临界水氧化技术具有对有机污染物进行快速、彻底氧化的优点，利用超临界水氧化技术进行污染物COD测定不但可以在污染物形态限制方面获得突破，而且可以避免使用大量化学试剂。但目前报道的利用超临界水氧化技术进行污染物COD测定的方法中对于氧化剂的引入还涉及人工操作，容易出现计量误差，且不利于COD的自动化检测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种新型COD测定装置及其测定方法，以解决目前用超临界水氧化技术测定污染物COD时存在的氧化剂引入自动化程度较低的问题。本专利技术的技术方案是：一种新型COD测定装置，包括超临界水氧化系统，所述超临界水氧化系统主要由反应腔体、物料进口和氧气进口组成，所述COD测定装置还包括电化学原位供氧系统，电化学原位供氧系统包括：第一腔体，其上设有空气进口和空气出口；第二腔体，其上设有氧气出口，该氧气出口通过第一管道与超临界水氧化系统的氧气进口连通；固体氧离子导体，设置在第一腔体和第二腔体之间并将第一腔体和第二腔体相互隔离开，其中，位于第一腔体内的固体氧离子导体的端面设有第一参比电极，第一参比电极与第一参比电极引线一端连接，第一参比电极引线的另一端穿过第一腔体向外延伸并与直流电源的负极连接，位于第二腔体内的固体氧离子导体的端面设有第一工作电极，第一工作电极与第一工作电极引线一端连接，第一工作电极引线的另一端穿过第二腔体向外延伸并与直流电源的正极连接；所述第一工作电极和第一参比电极均为氧敏感电极。所述第一管道上设有质量流量计。所述反应腔体上设有残余气体出口，所述COD测定装置还包括残余氧气测定系统，所述残余氧气测定系统包括测定腔体，以及设置在测定腔体中的用于测定氧气量的氧传感器，其中，测定腔体通过第二管道与残余气体出口连接，在第二管道上设有阀门。所述氧传感器包括：固体电解质，为具有氧离子导电性的固体电解质管；第二工作电极，包括电极层、电流收集网和第二工作电极引线，电极层和电流收集网依次连接在固体电解质管封闭端底部外壁面，第二工作电极引线一端与电流收集网连接，另一端穿过测定腔体向外延伸；第二参比电极，包括密封绝缘层、氧缓冲烧结体和第二参比电极引线，其中，氧缓冲烧结体填充在固体电解质管内，密封绝缘层安装在固体电解质管开口端，配置为将氧缓冲烧结体密封于固体电解质管内，第二参比电极引线一端与氧缓冲烧结体连接，另一端穿过密封绝缘层及测定腔体向外延伸；所述第二工作电极引线和第二参比电极引线的引出端分别与同一电压表的两接线端连接。位于测定腔体中的第二工作电极引线外表涂覆有玻璃态无机密封材料层，位于测定腔体中的第二参比电极引线外表涂覆有玻璃态无机密封材料层。在第二工作电极外包围有氧化铝陶瓷薄膜。所述第二工作电极引线和第二参比电极引线为铂、金、钯、银、不锈钢、镍、钴、钨或铜，直径为0.3-1.0mm。所述固体电解质管的壁厚为2-5mm，长度为10-15mm，电子导电率小于总导电率的0.1%。本专利技术还提供一种所述新型COD测定装置的测定方法，包括以下步骤：第一步，启动电化学原位供氧系统，供给污染物氧化反应所需的氧气，同时记录供氧总量；第二步，将污染物置于超临界水氧化系统中进行氧化反应；第三步，待污染物反应后，开启第二管道上的阀门，通过氧传感器测定电势差，根据能斯特公式获得体系中的残余氧气量；第四步，计算污染物COD值，COD=（供氧总量-残余氧气量）/污染物质量。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）采用电化学原位供氧系统将空气中的氧原位分离为氧气直接提供给污染物进行超临界水氧化，供氧速率和总量可以通过外加电压和供氧时间进行调控，自动化程度显著提高，有利于污染物COD高效自动化测定商业设备和仪器的开发。（2）超临界水氧化能够对有机污染物进行快速、彻底氧化，避免了传统方法中大量化学试剂的使用，并可使污染物的COD测定不受污染物形态制约，使COD测定的效率和环境友好水平更高，成本更低，适用范围更广。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中电化学原位供氧系统；图3是本专利技术中残余氧气测定系统；附图标记说明：1电化学原位供氧系统，2超临界水氧化系统，3残余氧气量测定系统，4质量流量计，5第一管道，6第二管道，7阀门，11第一腔体，12第二腔体，13空气进口，14空气出口，15氧气出口，16固体氧离子导体，17第一参比电极，18第一工作电极，19第一参比电极引线，20第一工作电极引线，21直流电源，31测定腔体，32固体电解质管，33密封绝缘层，34氧缓冲烧结体，35电极层，36电流收集网，37氧化铝陶瓷薄膜，38第二参比电极引线，39第二工作电极引线，40玻璃态无机密封材料层。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对专利技术进行进一步介绍：请参阅图1，根据本专利技术一种新型COD测定装置，包括电化学原位供氧系统1、超临界水氧化系统2和残余氧气测定系统，前述系统依次连接，其中，电化学原位供氧系统1用于产生氧气，超临界水氧化系统2用于完成污染物的氧化反应，残余氧气测定系统用于测量氧化反应后剩余的氧气量。超临界水氧化系统2是本领域常规的氧化结构，主要由反应腔体、物料进口、氧气进口、残余气体出口，以及快速升降温系统、温度控制系统和压力控制系统等部件组成。其中，温度控制系统为精密的温度控制仪，能够对反应腔体内部温度进行精确的调节和控制；压力控制系统包括压力传感器和背压系统，压力控制系统对反应腔体内部压力进行调节和控制。反应腔体材质为金属、合金、陶瓷等工程材料，优选镍基合金，有效容积为100mL。请参阅图2，电化学原位供氧系统1主要由第一腔体11、第二腔体12、固体氧离子导体16、第一工作电极18和第一参比电极17等组成，在第一腔体11上设有空气进口13和空气出口14，在第二腔体12上设有氧气出口15，该氧气出口15通过第一管道5与超临界水氧化系统2的氧气进口连通，在第一管道5上设有质量流量计4，用于测量从电化学原位供氧系统1向超临界水氧化系统2输送的氧气量。固体氧离子导体16、第一工作电极18和第一参比电极17构成供氧电池，其中，固体氧离子导体16呈块状，安装在第一腔体11和第二腔体12之间并将第一腔体11和第二腔体12相互隔离开，且位于第一腔体11内的固体氧离子导体16的端面安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型COD测定装置，包括超临界水氧化系统（2），所述超临界水氧化系统（2）主要由反应腔体、物料进口和氧气进口组成，其特征在于：所述COD测定装置还包括电化学原位供氧系统（1），电化学原位供氧系统（1）包括：第一腔体（11），其上设有空气进口（13）和空气出口（14）；第二腔体（12），其上设有氧气出口（15），该氧气出口（15）通过第一管道（5）与超临界水氧化系统（2）的氧气进口连通；固体氧离子导体（16），设置在第一腔体（11）和第二腔体（12）之间并将第一腔体（11）和第二腔体（12）相互隔离开，其中，位于第一腔体（11）内的固体氧离子导体（16）的端面设有第一参比电极（17），第一参比电极（17）与第一参比电极引线（19）一端连接，第一参比电极引线（19）的另一端穿过第一腔体（11）向外延伸并与直流电源（21）的负极连接，位于第二腔体（12）内的固体氧离子导体（16）的端面设有第一工作电极（18），第一工作电极（18）与第一工作电极引线（20）一端连接，第一工作电极引线（20）的另一端穿过第二腔体（12）向外延伸并与直流电源（21）的正极连接；所述第一工作电极（18）和第一参比电极（17）均为氧敏感电极。...

【技术特征摘要】
1.一种新型COD测定装置，包括超临界水氧化系统（2），所述超临界水氧化系统（2）主要由反应腔体、物料进口和氧气进口组成，其特征在于：所述COD测定装置还包括电化学原位供氧系统（1），电化学原位供氧系统（1）包括：第一腔体（11），其上设有空气进口（13）和空气出口（14）；第二腔体（12），其上设有氧气出口（15），该氧气出口（15）通过第一管道（5）与超临界水氧化系统（2）的氧气进口连通；固体氧离子导体（16），设置在第一腔体（11）和第二腔体（12）之间并将第一腔体（11）和第二腔体（12）相互隔离开，其中，位于第一腔体（11）内的固体氧离子导体（16）的端面设有第一参比电极（17），第一参比电极（17）与第一参比电极引线（19）一端连接，第一参比电极引线（19）的另一端穿过第一腔体（11）向外延伸并与直流电源（21）的负极连接，位于第二腔体（12）内的固体氧离子导体（16）的端面设有第一工作电极（18），第一工作电极（18）与第一工作电极引线（20）一端连接，第一工作电极引线（20）的另一端穿过第二腔体（12）向外延伸并与直流电源（21）的正极连接；所述第一工作电极（18）和第一参比电极（17）均为氧敏感电极。2.根据权利要求1所述的新型COD测定装置，其特征在于：所述第一管道（5）上设有质量流量计（4）。3.根据权利要求2所述的新型COD测定装置，其特征在于：所述反应腔体上设有残余气体出口，所述COD测定装置还包括残余氧气测定系统，所述残余氧气测定系统包括测定腔体（31），以及设置在测定腔体（31）中的用于测定氧气量的氧传感器，其中，测定腔体（31）通过第二管道（6）与残余气体出口连接，在第二管道（6）上设有阀门（7）。4.根据权利要求3所述的新型COD测定装置，其特征在于：所述氧传感器包括：固体电解质，为具有氧离子导电性的固体电解质管（32）；第二工作电极，包括电极层（35）、电流收集网（36）和第二工作电极引线（39），电极层（35）和电流收集网（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光伟，陈鸿珍，
申请(专利权)人：遵义师范学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52