测量机构，所述测量机构用于通过如下步骤来测定水或废水的组成物质和/或质量参数：在反应模块内对水或废水样品进行热分解、在载气流中将反应产物输送到检测器、以及评估检测器信号以得到组成物质或质量参数的值，其中所述反应模块为具有内部电阻加热或红外加热装置的、在操作期间垂直定向的细长容器，并且具有样品所引入的头部、进行热分解的反应区域以及脚部，其中反应产物在载气流中从该脚部输出，其中反应模块的头部具有用于临时引入注入针头或永久支撑小供应管的注入口，所述注入口包括O形环，所述O形环由硅衬垫或插入的弹簧进行内部弹簧加载。
Measuring mechanism and method for determining composition or quality parameters of water or wastewater
【技术实现步骤摘要】
测定水或废水的组成物质或质量参数的测量机构和方法
本公开涉及用于测定水或废水的组成物质或质量参数的测量机构和/或测量方法。
技术介绍
为了测定水中的某些组成物质的含量(以及从而测定饮用水、生产用水或海水的质量，以及被有机物质、氮化合物或类似物质污染的废水的质量)，公知的是，通过在富含氧气的惰性输送气体(载气)气氛下蒸发和燃烧样品并将在此种情形下得到的燃烧气体的混合物供应给适用于检测二氧化碳、二氧化氮等物质的检测器。作为检测器，(区别于其它检测器)红外检测器已证明了它们用于碳含量检测的价值，特别是化学发光检测器和电化学传感器已经分别证明了它们用于氮含量检测的价值，以及所谓的电量检测器已经证明它们用于卤化合物含量的价值。基于水样品燃烧的检测方法，用于采集有机成分物质的含量(即所谓的TOC(总有机碳))，已经获得了广泛的传播。这里，少量的水与输送气体一起供应给通过电阻加热的方式加热到预设温度的炉子中，在那里几乎立即蒸发和燃烧，并且燃烧气体被供应给NDIRCO2检测器，该检测器CO2的显示含量构成水样中碳含量的测量值。在DE4344441C2中描述了该方法的先进的实施方式以及相应的装置。在EP0684471A2中描述了改进的机构以测量极低TOC值-例如在超纯水或用于医疗应用的超纯溶液中。在文件EP0887643B1和EP1055927B1中，申请人提出了更进一步地开发这种类型的方法以及适用性地设计反应器或总体机构。在这种测量机构中改进样品的装载为申请人文件WO2016/091252A2的主题。文件US5702954描述了一种用于含磷植物或动物样品的磷含量的多级分解法，包括在还原剂(例如氧气)存在下燃烧，并在室温下与臭氧在另一反应室中进行后续的转化。文件US2003/0032194A1同样描述了一种多级氧化方法，该方法被提出主要用于在含有氮和硫以及磷这些元素中的一种元素的样品中测定氮和硫以及磷。例如，从JP59154358A或JP61140863A中可知使用特殊催化剂或臭氧的热分解方法。在申请人文件EP2115453B1中描述了基于以上所提到的申请人的专利/申请的用于测定废水样品的含磷量的测量机构和测量方法。
技术实现思路
本公开的任务基于提出改进的测量机构和改进的测量方法，其可用于水的各种组成物质或质量参数，实现了对样品的节约成本的分解以及在实践中容易且安全地进行处理。该任务在其装置方面通过具有权利要求1的特征的机构来解决，而在其方法方面，则通过具有权利要求11的技术特征的方法来解决。专利技术构思适当地进一步发展为从属权利要求的主题。本公开包括通过合适的结构上的和控制上的措施减少测量机构的反应模块上的热量损失的构思，并且特别是在其头部和脚部区域中限制反应模块的壳体温度，这在操作过程中的是关键的。应同时保证反应区域内用于有效样品分解所需的最高温度。根据本专利技术的基本构思，反应模块的头部具有用于临时引入注入针头或永久支撑小供应管的注入口，该注入口包括O形环，该O形环由硅衬垫或插入的弹簧进行内部弹簧加载。在适用这种实现方式中，测量机构具体包括由压缩弹簧或步进马达操作的注入器，用于将样品输入到反应模块中。这种反应模块装载样品的方式是已知的，特别是从申请人的先前的产权/申请中。关于该装载方法的细节，可参考现有技术，例如文件WO2016/091252A2。这里，检测器特别地分配给压缩弹簧或步进马达，用于检测样品进入反应模块的注入过程的开始。以下进一步描述的结合使用检测信号来检测注入过程的想法是新颖的。反应模块的可选实现方式具有连接到小供应管的三通阀，用于可选地将样品或冲洗液体引入到反应模块中。这里，同样，优选地将检测器分配给引起样品供应的元件，即三通阀，用于检测样品进入反应模块的注入过程的开始。根据专利技术人的研究，这种实现方式关于密封件的耐磨性方面具有优势，并因此在测量机构的维护费用上具有优势，此外也可在关于样品的供应速度以及测量和冲洗过程的快速交替执行上具有一定的优势。在进一步的实现方式中，设定装置安装在注入口处用于设定反应模块中注入针头或小供应管的位置。这样的设置允许在反应模块中的温度发展，特别是在其头部和脚步区域的温度在一定程度上受到影响。具有同样温度发展的目标设置目的的实现方式，其中电阻加热或红外加热装置包括多个垂直排列的独立驱动的加热元件，特别是独立的电阻加热/陶瓷隔热模块。在此，特别地，温度传感器以及相应的加热控制单元的控制输入被分配给加热元件中的至少一个，并且加热控制装置配置成，使得作为温度传感器的输出信号的函数并根据反应模块的预设的温度分布来施加加热电流，特别是单独地，施加到加热模块。在进一步的实现方式中，电阻加热或红外加热装置的加热控制装置具有检测器输入端，用于接收表示样品的进行引入过程的注入输入信号，并且加热控制装置配置为用于基于注入输入信号改变电阻加热或红外加热装置的加热功率。该措施可特别有利地与上述电阻加热或红外加热装置的温度传感器控制结合，以便因此以可区别的方式考虑样品注入过程对反应模块内的温度分布的影响。根据专利技术人的研究，在加热控制装置内有利地实现PID控制算法，该算法至少利用温度传感器的输出信号，以及可选地，利用注入输入信号，用于反应模块内的温度调节。另一方面，测量机构的控制可以被配置为使得用于样品供应以及载气供应的装置具有供应控制装置，该供应控制装置用于自动控制样品的供应以及载气的供应，特别地具有至少一个输入端子，用于接收从加热控制装置传送的输入信号，用于影响自动样品供应以及载气供应。在此，考虑到在接收模块中的当前温度条件，样品注入因此在一定程度上受到控制，并且如果需要，相对于标准范围进行变化。所提出的反应模块以及其操作方法其特征具体在于：反应模块、电阻加热或红外加热装置、以及样品和载气供应装置配置为，使得在测量机构的操作过程中，在反应区域的最高温度TMAX≥1150℃的情况下，外侧头部温度TH≤80℃，以及外侧脚部温度TF≤150℃。这些措施实现了反应模块以及作为一个整体的测量机构的能源消耗的显著降低，另一方面，在使用蓄电池或电池的移动操作情况下，对于用户的实际使用带来了相当大的优势。另一方面，这使得测量机构的处理更加安全及容易，并且这也为用户带来了相当大的优势。在本公开的实现方式中，反应模块、电阻加热或红外加热装置、以及样品和载气供应装置配置为，使得在测量机构的操作过程中，头部温度TH≤150℃，以及脚部温度TF≤150℃，特别地≤120℃，其中特别地在反应区域中的最高温度TMAX≥1200℃。所提出的反应模块和操作方法可以以模块化的方式用于各种测量机构中，其设计尤其用于测定氮和/或磷和/或有机碳、TOC的含量，或化学需氧量，CSB。在本公开有利的结构实现方式中，设置了反应模块，具有两层或多层的隔热层，包括大孔层和微孔层。在这种情况下，特别是其中一层的隔热层由预制的环形电阻加热/陶瓷纤维模块形成，这是已知的并且可通过商业途径获得，例如以商品名在进一步合适的实现方式中，反应模块主要填充有多孔陶瓷球的填充物。选择具有与应用情况相匹配的尺寸和空隙度的合适的陶瓷球，实现样品在反应区域的通过或停留时间，并且具体还可能在反应区域不同温度范围的停留时间，以及因此反应模块的T区域作为一个整体得到优化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量机构，所述测量机构用于通过如下步骤来测定水或废水的组成物质和/或质量参数：在反应模块内对水或废水样品进行热分解、在载气流中将反应产物输送到检测器、以及评估检测器信号以得到组成物质或质量参数的值，其中所述反应模块为具有内部电阻加热或红外加热装置的、在操作期间垂直定向的细长容器，并且具有样品所引入的头部、进行热分解的反应区域以及脚部，其中反应产物在载气流中从该脚部输出，其中反应模块的头部具有用于临时引入注入针头或永久支撑小供应管的注入口，所述注入口包括O形环，所述O形环由硅衬垫或插入的弹簧进行内部弹簧加载。
【技术特征摘要】
2018.03.12 DE 102018105611.71.一种测量机构，所述测量机构用于通过如下步骤来测定水或废水的组成物质和/或质量参数：在反应模块内对水或废水样品进行热分解、在载气流中将反应产物输送到检测器、以及评估检测器信号以得到组成物质或质量参数的值，其中所述反应模块为具有内部电阻加热或红外加热装置的、在操作期间垂直定向的细长容器，并且具有样品所引入的头部、进行热分解的反应区域以及脚部，其中反应产物在载气流中从该脚部输出，其中反应模块的头部具有用于临时引入注入针头或永久支撑小供应管的注入口，所述注入口包括O形环，所述O形环由硅衬垫或插入的弹簧进行内部弹簧加载。2.根据权利要求1所述的测量机构，包括由压缩弹簧或步进马达操作的注入器，用于将样品输入到所述反应模块中，其中，特别地，检测器被分配给所述压缩弹簧或步进马达，用于检测所述样品进入所述反应模块的注入过程的开始。3.根据权利要求1所述的测量机构，包括连接到所述小供应管的三通阀，用于可选地将所述样品或冲洗液体引入到所述反应模块中，对于所述阀，特别地分配了检测器用于检测样品进入所述反应模块的注入过程的开始。4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量机构，其中设定装置安装在所述注入口处，用于设定所述反应模块中所述注入针头或所述小供应管的位置。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量机构，其中所述电阻加热或红外加热装置包括多个垂直排列的独立驱动的加热元件，特别是独立的电阻加热/陶瓷隔热模块。6.根据权利要求5所述的测量机构，其中温度传感器以及相应的加热控制单元的控制输入被分配给加热元件中的至少一个，并且加热控制装置配置成，使得作为温度传感器的输出信号的函数并根据反应模块的预设的温度分布来特别是单独地施加加热电流到加热模块。7.根据前述权利要求中任一项所述的测量机构，其中所述电阻加热或红外加热装置的加热控制装置具有检测器输入端，用于接收表示样品进行引入过程的...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·阿尔茨，W·根特，
申请(专利权)人：拉尔分析仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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