【技术实现步骤摘要】
催化消解柱及其制法、CODCr快速测定装置及其使法
本专利技术属于环境
，具体涉及一种催化消解柱及其制法、CODCr快速测定装置及其使法。
技术介绍
化学需氧量(ChemicalOxygenDemand，简称COD)是指在一定条件下，氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。它是评价水体受有机污染程度的重要指标之一，是水质监测中最常测定的项目。化学需氧量按氧化剂不同，化学需氧量可分为CODCr和高锰酸盐指数。其中，CODCr应用最为广泛，对于CODCr测定的标准分析方法为采用开管回流-重铬酸钾氧化-硫酸亚铁氨滴定法(HJ828-2017)，即在一定体积的水样中加入重铬酸钾、浓硫酸和硫酸银催化剂，同时加入硫酸汞消除氯的干扰，加热回流2小时以氧化其中的还原性物质，然后用硫酸亚铁氨滴定过量的重铬酸钾。该方法测定结果准确，重现性好，但步骤繁琐、分析时间长、试剂用量大、用到昂贵的硫酸银和有毒的硫酸汞，成本高。为此，研究者从消解方式和检测方法两方面对标准方法进行了改进。如密闭微波辅助消解、光催化消解、电化学消解等方法；测定方法上有电位滴定法、光度法...
【技术保护点】
1.一种催化消解柱，其特征在于，该催化消解柱以多孔陶瓷圆柱体为催化消解柱的柱体，在多孔陶瓷圆柱体上表面设置有碗状加样池，碗状加样池中心位于多孔陶瓷圆柱体所在的中轴线上，且碗状加样池中心处设置有山丘状隆起，在山丘状隆起中心设置有空心导流针；多孔陶瓷圆柱体下表面圆心处设置有锥形凹坑，圆柱体下表面的周向上分布有横截面为半圆形的环形凸起，环形凸起的外周和多孔陶瓷圆柱体的柱壁重合；所述的多孔陶瓷圆柱体内部设置有多条管道，管道上端和空心导流针相通，多条管道呈螺旋渐开状向下，每条管道均沿多孔陶瓷圆柱体中心轴缠绕2～4圈，形成和多孔陶瓷圆柱体同中心轴的锥形，各个管道彼此之间不相交，相邻管道...
【技术特征摘要】
1.一种催化消解柱，其特征在于，该催化消解柱以多孔陶瓷圆柱体为催化消解柱的柱体，在多孔陶瓷圆柱体上表面设置有碗状加样池，碗状加样池中心位于多孔陶瓷圆柱体所在的中轴线上，且碗状加样池中心处设置有山丘状隆起，在山丘状隆起中心设置有空心导流针；多孔陶瓷圆柱体下表面圆心处设置有锥形凹坑，圆柱体下表面的周向上分布有横截面为半圆形的环形凸起，环形凸起的外周和多孔陶瓷圆柱体的柱壁重合；所述的多孔陶瓷圆柱体内部设置有多条管道，管道上端和空心导流针相通，多条管道呈螺旋渐开状向下，每条管道均沿多孔陶瓷圆柱体中心轴缠绕2～4圈，形成和多孔陶瓷圆柱体同中心轴的锥形，各个管道彼此之间不相交，相邻管道之间间距向下逐渐增大；所述的多个管道的最下端和多孔陶瓷圆柱体下表面的环形凸起中的微孔相通；所述的管道的壁上分布有管道微孔，管道微孔和多孔陶瓷圆柱体内设置的微孔孔径一致且相通；所述的管道的内壁上设置有一层钛酸锶晶粒；所述的多孔陶瓷圆柱体内设置的微孔内设置有纳米钛酸钙晶粒；所述的多孔陶瓷圆柱体的显气孔率为36％～42％。2.如权利要求1所述的催化消解柱，其特征在于，所述的多孔陶瓷圆柱体的孔径范围为1～10μm，高为50～80mm，直径为8～15mm；所述的碗状加样池的容积≥0.1mL；所述的山丘状隆起的隆起高度为1～3mm；所述的空心导流针的超出多孔陶瓷圆柱体上表面1～3mm，内径为0.5～2mm；所述的环形凸起，其横截面为半圆形，横截面半圆的直径为1～3mm；所述的多条管道，其管径为0.2～0.5mm。3.权利要求1所述的催化消解柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：备料根据催化消解柱中多孔陶瓷圆柱体的成分，准备原料，各个原料的粒径和质量份数分别为：硅藻土，300～350目，100份；高岭土，700～900目，25份；四水硝酸钙，4.7-9.5份；钛酸四正丁酯，6.8-13.7份；且按摩尔比，n钛:n钙＝1:1；步骤二：硅藻土的改性将硅藻土浸没于含双氧水的硝酸溶液中，加热至80～100℃，保持5～15min后，固液分离，得到去杂扩孔后的硅藻土；其中，含双氧水的硝酸溶液中，H2O2的质量百分含量为5～20％，硝酸的摩尔浓度为0.2～0.6mol/L；将去杂扩孔后的硅藻土水洗至中性，浸泡在螯合分散剂的水溶液中，超声振荡10～30min后，得到硅藻土混合悬浊液；其中，螯合分散剂的水溶液包括的成分及各个成分的质量体积浓度为：尿素为80～120g/L，醋酸为5～15g/L，柠檬酸为30～70g/L；硅藻土混合悬浊液置于密闭容器中，对容器抽真空，相对真空压力为-0.1MPa～-0.09MPa，保持100～150min，恢复常压，静置24h以上，过滤，置于100～110℃下烘干，得到改性后的硅藻土，备用；步骤三：制备含钙硅藻土按配比，取四水硝酸钙，用无水乙醇充分溶解，得到硝酸钙乙醇溶液；再将改性后的硅藻土浸没于硝酸钙乙醇溶液中，超声振荡混合均匀，再加热至80～100℃蒸干，置于100～110℃下烘干，得到含钙硅藻土；步骤四：负载钛按配比，取钛酸四正丁酯分散在无水乙醇中，得到含钛乙醇溶液；将含钙硅藻土浸没于含钛乙醇溶液中，超声振荡混匀，置于密闭容器中，抽真空，在相对真空压力为-0.1MPa～-0.09MPa，保持10～30min，恢复常压，再次抽真空，重复上述过程2次，使得钛充分扩散进入含钙硅藻土的孔隙中，得到负载钛的含钙硅藻土；向负载钛的含钙硅藻土中，按配比加入高岭土，置于球磨机中，球磨0.5～2h，混合均匀，加热将溶剂挥发掉，在70～100℃干燥2～5h，得到陶瓷粉料；向陶瓷粉料中，加入水，混合均匀，使得陶瓷粉料含水率为8～12％，密闭放置45～50h，得到原粉料，备用；步骤五：棉线处理取直径为0.2～0.5mm的棉线，置于0.6～1.0mol/L的氢氧化钠溶液中，煮沸10～30min，蒸馏水洗净，阴干后，得到碱化后的棉线；将碱化后的棉线浸没于饱和的硝酸锶无水乙醇溶液中，超声振荡混合均匀，浸泡20～30h，得到吸附有硝酸锶的棉线；将吸附有硝酸锶的棉线浸泡在钛酸四正丁酯中，超声浸泡50～80min，得到吸附钛酸四正丁酯和硝酸锶的棉线，备用；步骤六：将原粉料置于具有双半凹锥下压样块和具凸锥上压样块的锥形模具中，压实，加压至20～30MPa后，补加原粉料至装满锥形模具，施加相同的压力，并保压10～30min，脱模，在100～110℃烘干，得到模压的催化消解柱锥芯坯体；将模压的催化消解柱锥芯坯体锥尖朝上，置于马弗炉中，以2～6℃/min，升温至350～400℃，保温20～40min，再以1～2℃/min升温至1080±10℃，保温煅烧10～30min，随炉冷却至室温，得到催化消解柱的锥芯，且锥芯的下表面中心有一个与锥芯同轴的锥形凹坑；步骤七：将吸附钛酸四正丁酯和硝酸锶的棉线4～8根，从锥顶向下，螺旋状缠绕在催化消解柱的锥芯的锥面上，均匀分布，且向下不相交，缠绕2～4圈，吸附钛酸四正丁酯和硝酸锶的棉线在催化消解柱的锥芯的锥体底面圆周上交点间距相等，烘干，将延伸出椎体的线头剪去，得到烘干的缠绕棉线锥芯；步骤八：将烘干的缠绕棉线锥芯锥尖朝上，置于具有圆心凸锥、截面为半圆的周向环形凹槽的下压样块和具有碗状凸起的上压样块的圆柱形模具中，并且使得下压样块圆心凸锥和锥芯底面中心锥形凹坑紧密配合，同时，锥芯的锥面下沿与下压样块周向环形凹槽的截面半圆圆心所在的环线重合，将原粉料添加到圆形模具锥芯上部的剩余空间内，压实，填满，加上模具上压样块和压样杆，加压使圆柱形粉料高度压缩至比锥芯高度高10-15mm，补充原粉料，再加压压缩圆柱形粉料至相同的高度，直至压力达到20～25MPa，保压20～40min，脱模，得到带有锥芯的圆柱体；将带有锥芯的圆柱体，于100～110℃烘干，置于支架上，于马弗炉中，以3～6℃/min的速度升温至350～400℃，保温20～40min，再以1～2℃/min升温至1050±10℃，保温煅烧15～20min，随炉冷却至室温，得到催化消解柱柱体；步骤九：在催化消解柱柱体的碗状加样池中中心的山丘状隆起的中心处向下垂直钻孔，孔深至锥芯的锥顶尖下4～6mm，用螺纹丝锥将钻孔加工成粗内螺纹，得到加样池中心孔；将钻出的粉末清除，将催化消解柱柱体抛圆、修削成所要制备的催化消解柱直径，浸泡在0.5～2mol/L的硫酸溶液中，置于密闭容器中，抽真空，保持相对真空压力为-0.08～-0.09MPa维持5～20min，恢复常压，加热至80～100℃，保温浸泡5～8h，取出，水洗至中性，得到修整清洗后的催化消解柱柱体；步骤十：取内径为0.5～2mm的耐酸碱细管，其下端设置有加样池中心孔孔壁内螺纹相匹配的外螺纹，并在距离下端4～6mm的管壁上设置有4～8个相对侧孔，相对侧孔至下端段封堵，将耐酸碱细管的下端螺接至催化消解柱柱体中的碗状加样池中心的螺纹孔中，并且4～8个相对侧孔和柱内螺旋状管道相通，耐酸碱细管的上端，加工成斜尖，保证细管尖端位于催化消解柱的中心轴上，且比催化消解柱柱体上表面高1～3mm，得到催化消解柱。4.一种消解测定器，其特征在于，该消解测定器包括权利要求1所述的催化消解柱，还包括显色测定柱和无色透明柱管，所述的催化消解柱下方设置有显色测定柱，并将催化消解柱和显色测定柱一并套装在无色透明柱管中；所述的显色测定柱为孔径为1～10μm的多孔圆柱体，其显气孔率为43％～57％，孔洞内分布纳米钛酸钙和纳米钛酸镁晶粒；所述的显色测定柱的上表面设置有锥形凸起，且该锥形凸起和配套的催化消解柱下表面的锥形凹坑相配合；所述的显色测定柱的上表面沿周向，设置有一圈环形凹槽，环形凹槽与配套的催化消解柱下表面的环形凸起相配合。5.如权利要求4所述的消解测定器，其特征在于，所述的显色测定柱，采用如下制备方法，具体包括以下步骤：步骤1：称取原料按以下成分及各个成分的粒径和质量份数，称取原料；硅藻土，300～350目，100份；高岭土，700～800目，25份；硼砂，2份；糯米粉，2份；棉花，绒长为10-12mm范围，0.1份；四水硝酸钙，2.36-4.73份；硝酸镁，1.48-2.97份；钛酸四正丁酯，6.81-13.61份；且按摩尔比：n钛：(n钙+n镁)＝1:1；步骤2：硅藻土的改性将硅藻土浸没于含双氧水的硝酸溶液中，加热至80～100℃，保持5～15min后，固液分离，得到去杂扩孔后的硅藻土；其中，含双氧水的硝酸溶液中，H2O2的质量百分含量为5～20％，硝酸的摩尔浓度为0.2～0.6mol/L；将去杂扩孔后的硅藻土水洗至中性，浸泡在100～150g/L的尿素溶液中，超声振荡10～30min后，过滤，烘干，得到改性硅藻土，备用；步骤3：按配比，取四水硝酸钙和硝酸镁混合，用无水乙醇充分溶解，得到硝酸钙和硝酸镁的无水乙醇溶液；将改性硅藻土浸没于硝酸钙和硝酸镁的无水乙醇溶液中，超声振荡...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东，王经权，张艳丽，李海泓，辛颖，毕椿基，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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