在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法，尤其涉及一種在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水中總有機(jī)碳(TOC)含量代表了水中所含有機(jī)物的總和，反映水被有機(jī)物污染程度，對(duì)于它的檢測(cè)是一種全面反映水質(zhì)的手段。目前，對(duì)于總有機(jī)碳分析的測(cè)量已被廣泛地應(yīng)用在地表水、飲用水、海水、工業(yè)用水、制藥用水等的監(jiān)測(cè)。此方式實(shí)際上已經(jīng)成為世界上水質(zhì)控制的主要檢測(cè)手段。
[0003]由于直接對(duì)水中的總有機(jī)碳含量進(jìn)行定量測(cè)量非常困難，目前，普遍的測(cè)量方法是先將水中總有機(jī)碳氧化生成二氧化碳，然后對(duì)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行定量測(cè)量，由于碳元素的守恒，因此可以根據(jù)二氧化碳的量來(lái)推算水中總有機(jī)碳的含量。由此，可將對(duì)水中總有機(jī)碳的測(cè)量分為兩個(gè)步驟:1)將水中的總有機(jī)碳充分氧化，生成二氧化碳;2)檢測(cè)并測(cè)量產(chǎn)生的二氧化碳的含量。
[0004]在微重力環(huán)境下進(jìn)行水中總有機(jī)物含量的測(cè)量，對(duì)于太空活動(dòng)尤為重要。由于向太空中運(yùn)送物資的次數(shù)有限，且花費(fèi)巨大，所以，太空中的很多資源必須循環(huán)利用。水作為太空中最重要的資源之一，更是如此。對(duì)太空中循環(huán)利用的水資源，需要對(duì)凈化處理過(guò)后的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)判，以保障循環(huán)用水的安全性。
[0005]目前，在國(guó)際空間站上應(yīng)用的總有機(jī)碳檢測(cè)方法是電化學(xué)燃燒法結(jié)合非分散紅外檢測(cè)法，但是，該方法存在一些無(wú)法避免的問(wèn)題和缺陷，即該方法存在一個(gè)氣液分離過(guò)程，需要研制高性能的氣液分離裝置，耗資巨大，過(guò)程復(fù)雜，并且這種裝置在國(guó)內(nèi)外并不易普及。另外，在本領(lǐng)域研究人員試圖嘗試其它微重力環(huán)境下可有效檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法過(guò)程中，存在使用危險(xiǎn)化學(xué)用品的情況，例如需要使用過(guò)硫酸銨(氧化劑)等化學(xué)物質(zhì)，對(duì)于在微重力環(huán)境中的使用構(gòu)成安全隱患，并且這些途徑的穩(wěn)定性還有待提高。因此，開(kāi)發(fā)新型的微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法是當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可減輕對(duì)化學(xué)用品的依賴性、安全性高、無(wú)需氣液分離過(guò)程的在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法，包括以下步驟:
(1)將待測(cè)水溶液(即待測(cè)含有機(jī)物的水溶液)先進(jìn)行酸處理，然后均分為兩份，分別作為檢測(cè)樣品和對(duì)照樣品；
(2)將所述檢測(cè)樣品通過(guò)電極氧化反應(yīng)進(jìn)行充分氧化，生成C02，所述對(duì)照樣品不進(jìn)行氧化處理；
(3)將氧化后的檢測(cè)樣品和未氧化的對(duì)照樣品分別通過(guò)選擇性薄膜進(jìn)行過(guò)濾，濾出氧化后的檢測(cè)樣品中的CO2和未氧化的對(duì)照樣品中的CO2;
(4)測(cè)量氧化后的檢測(cè)樣品中CO2的電導(dǎo)率，計(jì)算得到待測(cè)水溶液的總碳含量TC;測(cè)量未氧化的對(duì)照樣品中CO2的電導(dǎo)率，計(jì)算得到待測(cè)水溶液的無(wú)機(jī)碳含量IC;采用差減法計(jì)算得到待測(cè)水溶液的有機(jī)碳含量T0C，即得到待測(cè)水溶液中總有機(jī)物的含量。
[0008]上述的在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述電極氧化反應(yīng)為BDD電極氧化反應(yīng)。
[0009]上述的在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法中，優(yōu)選的，所述BDD電極氧化反應(yīng)中，所述檢測(cè)樣品中有機(jī)物氧化生成二氧化碳的轉(zhuǎn)換率達(dá)98.3%以上。
[0010]上述的在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法中，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述選擇性薄膜為氣體滲透膜。
[0011 ]上述的在微重力環(huán)境下檢測(cè)水中總有機(jī)物含量的方法中，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述酸為磷酸。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.本發(fā)明創(chuàng)新地提出利用電化學(xué)燃燒法(優(yōu)選參硼金剛石電極)與薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)法相結(jié)合的總有機(jī)物測(cè)量方法檢測(cè)微重力環(huán)境下水中總有機(jī)物的含量，該方法減輕了對(duì)化學(xué)物品的依賴性，可顯著提高檢測(cè)安全性，也不存在氣液分離過(guò)程，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的難點(diǎn)和不足，有效地在微重力環(huán)境下進(jìn)行使用。
[0013]在現(xiàn)有技術(shù)中，在國(guó)際空間站上應(yīng)用的總有機(jī)碳檢測(cè)方法是電化學(xué)燃燒法結(jié)合非分散紅外檢測(cè)法，在這個(gè)過(guò)程中需要進(jìn)行一個(gè)氣液分離過(guò)程，而目前在微重力環(huán)境中的氣液分離裝置非常復(fù)雜且體積龐大，無(wú)法匹配總有機(jī)碳分析裝置。因此，本發(fā)明創(chuàng)新的提出電化學(xué)燃燒法與薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)法的結(jié)合，以此省去氣液分離過(guò)程，同時(shí)減少化學(xué)試劑的使用，提高在微重力環(huán)境中的安全性。
[0014]2.本發(fā)明的方法中，電極氧化反應(yīng)優(yōu)選BDD電極氧化反應(yīng)。參硼金剛石BDD(Boron-Doped Diamond)電極的析氧電位高達(dá)28V，表現(xiàn)出極好的電催化性能，也具有許多傳統(tǒng)電極材料不可比擬的優(yōu)異特性，如:寬電化學(xué)勢(shì)窗、低背景電流、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及表面不易被污染等。在常溫常壓下通過(guò)電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)EAOP可直接將有機(jī)物礦化。Diachem、Si/BDD、Nb/BDD、Ti/BDD電極以及表面改性后的BDD電極可在電極表面產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，對(duì)酚類、染料、農(nóng)藥和表面活性劑等有機(jī)廢水的降解能力較強(qiáng)。BDD電極可降解多種有機(jī)物，電流效率>90%，可使有機(jī)物完全礦化。BDD電極氧化有機(jī)污染物的機(jī)理為電化學(xué)燃燒，即有機(jī)污染物被電極表面物理吸附的“活性氧”(羥基自由基0H)通過(guò)電化學(xué)燃燒生成0)2和出0。相比于其他電極，OH可在金剛石表面產(chǎn)生并且具有很高的電流效率。此過(guò)程不需要加入大量的化學(xué)試劑、不會(huì)產(chǎn)生二次污染、也不需要向陰極通入氧氣，減少了配套設(shè)施的數(shù)量，所以EAOP比其他電化學(xué)氧化過(guò)程更有優(yōu)勢(shì)。
[0015]3.本發(fā)明的方法中，將水中TOC氧化生成⑶2后，采用氣體滲透膜選擇性地透過(guò)