使用高鐵酸鹽氧化進(jìn)行碳分析的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用 本專利申請(qǐng)作為PCT國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)峤挥?014年10月23日，并要求提交于2013年10月 23日的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/894,906和提交于2014年4月18日的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) 61/981,671的優(yōu)先權(quán)，上述專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容全文W引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本專利申請(qǐng)整體設(shè)及水性樣品中的碳分析，更具體地講，設(shè)及使用高鐵酸鹽作為 樣品中的有機(jī)組分的氧化劑來(lái)測(cè)量水性樣品中的碳并測(cè)量所生成的二氧化碳。本文所公開(kāi) 的方法的實(shí)施例設(shè)及總無(wú)機(jī)碳(TIC)、總有機(jī)碳(TOC)和總碳(TC)的測(cè)量。
[0003] 市售總有機(jī)碳(TOC)分析儀用于測(cè)量水樣中存在的有機(jī)碳量，有機(jī)碳量是水純度 的一個(gè)指標(biāo)。舉例來(lái)說(shuō)，進(jìn)行TOC測(cè)量的應(yīng)用包括制藥及電子器件制造所用的超純水W及城 市飲用水和廢水，W及來(lái)自化工廠和石油化工廠的工業(yè)廢水。
[0004] TOC測(cè)量依賴于將水樣中的有機(jī)材料轉(zhuǎn)化或氧化成C〇2,隨后，可通過(guò)導(dǎo)電性或非 分散紅外線(NDIR)檢測(cè)進(jìn)行測(cè)量。兩種常見(jiàn)的氧化方法包括UV/過(guò)硫酸鹽和高溫燃燒。UV/ 過(guò)硫酸鹽方法使用紫外線光和強(qiáng)化學(xué)氧化劑（例如過(guò)硫酸鋼）的組合將有機(jī)材料轉(zhuǎn)化成 C〇2。高溫燃燒方法使用熱氧化法(通常在存在催化劑的情況下)將有機(jī)材料轉(zhuǎn)化成C〇2。氧化 前，兩種方法都使用酸(例如憐酸)來(lái)初始地除去水樣中存在的"總無(wú)機(jī)碳"或者說(shuō)是TIC(諸 如C〇2)。可商購(gòu)獲得的TOC分析儀例子包括UV/過(guò)硫酸鹽TOC分析儀（GE/Sievers 900 LaboratoiT Analyze!"(通用/Sievers 900實(shí)驗(yàn)室分析儀））和高溫燃燒TOC分析儀 (Shimadzu TOC-L(島津TOC-L))。另一個(gè)例子是組合的催化臭氧/堿氧化器(化ch Company Biotector B7000(哈希公司Biotector B7000))。
[0005] 在TOC氧化方法中，首先加入酸試劑將樣品中的無(wú)機(jī)碳(呈碳酸氨根和碳酸根離子 形式的碳)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)C〇2。通過(guò)用不含C〇2的載氣(例如純化氮?dú)?沖洗溶液W除去C〇2,從而 除去隨后可被測(cè)量為無(wú)機(jī)碳(TIC)的釋放的C〇2。隨后向該溶液中加入化學(xué)氧化劑，W將樣 品中存在的有機(jī)碳氧化成碳酸鹽類物質(zhì)，并且在UV/過(guò)硫酸鹽氧化的情況下，運(yùn)種氧化通常 借助紫外線福射進(jìn)行。再次使用不含C〇2的氣體將C〇2從溶液中沖洗出，運(yùn)些C〇2隨后可被測(cè) 量為有機(jī)碳(TOC)。將TIC和TOC相加得到樣品中的總碳(TC)。 使用高鐵酸鹽氧化進(jìn)行碳分析
[0006] -種用于測(cè)量水樣中的總有機(jī)碳的方法的一個(gè)實(shí)施例包括W下步驟：（a)向樣品 中加入無(wú)機(jī)酸，W將所述樣品的抑降低到小于約4的pH; (b)除去由該樣品中存在的無(wú)機(jī)碳 生成的二氧化碳；（C)在足夠時(shí)間內(nèi)，向調(diào)節(jié)到所選抑的樣品提供足夠的高鐵酸鹽，W氧化 其中的有機(jī)碳；（d)用無(wú)機(jī)酸將該樣品酸化到小于約4的抑;（e)除去由該樣品中存在的有機(jī) 碳生成的二氧化碳；W及(f)測(cè)量由該樣品中存在的有機(jī)碳生成的二氧化碳，由此測(cè)量得到 該樣品中存在的總有機(jī)碳。
[0007] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中該無(wú)機(jī)酸選自憐酸、硫酸、硝酸和鹽酸。
[000引根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中除去二氧化碳的步驟包括用載氣沖洗該樣品。
[0009] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中除去二氧化碳的步驟包括攬拌該樣品。
[0010] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中除去二氧化碳的步驟包括向該樣品施加超聲能 量。
[0011] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中所選pH值介于約6和約12之間。
[0012] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中測(cè)量二氧化碳的步驟包括紅外線吸收。
[0013] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中在足夠時(shí)間內(nèi)向所述樣品提供足夠高鐵酸鹽W 氧化其中的有機(jī)碳的步驟包括向該樣品中加入化〇4 2^。
[0014] 根據(jù)段落[0006]所述的方法，其中在足夠時(shí)間內(nèi)向該樣品提供足夠高鐵酸鹽W氧 化其中的有機(jī)碳的步驟包括在溶液中生成化(VI) W及其他高價(jià)態(tài)鐵。
[0015] 根據(jù)段落[0006]所述的方法還包括:在除去由所述樣品中存在的無(wú)機(jī)碳生成的二 氧化碳的步驟后，測(cè)量總無(wú)機(jī)碳。
[0016] 根據(jù)段落[0006]所述的方法還包括向該樣品中加入臭氧的步驟。
[0017] 根據(jù)段落[0016]所述的方法，其中在存在高鐵酸鹽的情況下加入臭氧。
[0018] 根據(jù)段落[0006]所述的方法還包括用UV光福照所述樣品的步驟。
[0019] -種用于測(cè)量水樣中的總有機(jī)碳的方法的另一個(gè)實(shí)施例包括:將樣品分成第一等 分試樣和第二等分試樣；向第一等分試樣中加入無(wú)機(jī)堿，W將第一等分試樣的pH調(diào)節(jié)到所 選值;在足夠時(shí)間內(nèi)，向第一等分試樣提供足夠量的高鐵酸鹽，W氧化其中的有機(jī)碳；用無(wú) 機(jī)酸將第一等分試樣酸化到小于約4的pH;測(cè)量由第一等分試樣中存在的總碳生成的二氧 化碳；向第二等分試樣中加入無(wú)機(jī)酸，W將第二等分試樣的P郵華低到小于約4的值;測(cè)量由 第二等分試樣中存在的總無(wú)機(jī)碳生成的二氧化碳；W及將由第一等分試樣中存在的總碳生 成的所測(cè)量的二氧化碳減去由第二等分試樣中存在的總無(wú)機(jī)碳生成的所測(cè)量的二氧化碳 的量，W測(cè)定該樣品的總有機(jī)碳。
[0020] 根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中該無(wú)機(jī)酸選自憐酸、硫酸、硝酸和鹽酸。
[0021] 根據(jù)段落[0019]所述的方法還包括W下步驟:在測(cè)量由樣品中存在的總無(wú)機(jī)碳生 成的二氧化碳的所述步驟前，從第二等分試樣中除去二氧化碳；W及在測(cè)量由樣品中存在 的總碳生成的二氧化碳的步驟前，從第一等分試樣中除去二氧化碳。
[0022] 根據(jù)段落[0021]所述的方法，其中從等分試樣中除去二氧化碳的步驟包括用不含 C〇2的載氣沖洗該等分試樣。
[0023] 根據(jù)段落[0021]所述的方法，其中從所述等分試樣中除去二氧化碳的步驟包括攬 拌該等分試樣。
[0024] 根據(jù)段落[0021]所述的方法，其中從所述等分試樣中除去二氧化碳的步驟包括向 該等分試樣施加超聲能量。
[002引根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中所選抑值介于約6和約12之間。
[0026] 根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中無(wú)機(jī)堿選自含氨氧根離子的堿。
[0027] 根據(jù)段落[0026]所述的方法，其中無(wú)機(jī)堿選自氨氧化鋼、氨氧化鐘，W及它們組 厶 1=1 O
[0028] 根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中測(cè)量由第二等分試樣中存在的總無(wú)機(jī)碳生成的 二氧化碳的步驟和測(cè)量由第一等分試樣中存在的總碳生成的二氧化碳的步驟包括測(cè)量紅 外線吸收。
[0029] 根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中在足夠時(shí)間內(nèi)向第一等分試樣提供足夠量的高 鐵酸鹽W氧化其中的有機(jī)碳的步驟包括向該第一等分試樣中加入化〇4 2^。
[0030] 根據(jù)段落[0019]所述的方法，其中在足夠時(shí)間內(nèi)向第一等分試樣提供足夠量的高 鐵酸鹽W氧化其中的有機(jī)碳的步驟包括在溶液中生成化(VI) W及其他高價(jià)態(tài)鐵。
[0031] 根據(jù)段落[0030]所述的方法，其中在溶液中生成化(VI) W及其他高價(jià)態(tài)鐵的步驟 包括在溶液中由較低價(jià)態(tài)的鐵用電化學(xué)方法生成化(VI)。
[0032] 根據(jù)段落[0019]所述的方法還包括向所述樣品中加入臭氧的步驟。
[0033] 根據(jù)段落[0032]所述的方法，其中在存在高鐵酸鹽的情況下加入臭氧。
[0034] 根據(jù)段落[0019]所述