岛津在线COD监测系统TOC-4100_初级培训教材.ppt

岛津在线cod监测系统 -4 1 0 0运行质量要求,岛津国际贸易（上海）有限公司 环境仪器部,目 录,一、前言 二、概念及原理 三、测试流程及构造 四、基本参数 五、安装前准备 六、仪器安装 七、仪器调试 八、仪器操作 九、仪器关机 十、日常维护 十一、常见故障排除 十一、零部件拆装,一、前言,在我们周围存在着各种各样的有机物，涉及范围非常广泛，如食品水等。 这些有机物往往通过我们的生产以及消费活动,最终被排放到江河湖泊海洋中。 有机物引起的问题： 由于营养过剩造成赤潮、蓝藻缺氧等； 给自来水工业用水农业用水带来影响； 由于水中的微生物,使得生物植物等生态环境失去平衡,给自然环境带来恶劣影响。 需要对公共用水排放有机物加以限制,cod与toc测试仪比较,仪 不能充分氧化有机物（芳香烃类有机物、环状氮化合物等） 测试较费时间（国家法规测试法：个小时） 因为使用药品量大，日常维护繁琐、管理费用高 排放有害物质（价铬和汞） 由于使用强酸（硫酸）和强氧化剂（重铬酸钾），易造成部件腐蚀,cod与toc测试仪比较,toc仪 几乎所有的有机物均可检测,约达 测试迅速、精确度高、灵敏度高 不使用药品,维护管理费用少 无二次污染 非常适用于有机物在线化监测,二、概念及原理,相关概念（1）,toc（总有机碳）：水中存在有与氧或氢等原子结合，构成有机化合物的碳，称其为总有机碳（total organic carbon， toc）。 ic（无机碳）：作为二氧化碳、碳酸根离子、碳酸氢根离子等无机化合物的碳，称其为无机碳（inorganic carbon，tic/ic ）。 主要是以碳酸中的碳的形式而存在的， 碳酸23 碳酸离子3- 碳酸氢离子3-,相关概念（2）,poc（易挥发性有机碳）：试样中易挥发失去的有机碳，称其为易挥发性有机碳（pargeable organic carbon，poc） poc一般指低沸点有机物（如苯、甲苯等不溶于水的低沸点有机物）。 npoc（非挥发性有机碳）：不挥发的有机碳称其为非挥发性有机碳（non-pargeable organic carbon，npoc）。 tc（总碳）：把toc和ic合起来称为总碳（total carbon，tc），即：tctocic。,toc的测定方法,（1）水中存在的总碳（tc），减去像二氧化碳、碳酸根离子和碳酸氢根离子等构成无机化合物的无机碳（ic），就是toc，即toc=tc-ic。 （2）toc又分为，经通气处理从试样挥发失去的成分（挥发性有机碳，poc）和不挥发的成分（非挥发性有机碳npoc），即toc=poc+npoc。,toc的测定方法（1） toc=tc-ic,测定 tc 测定 ic 注：在中，如果装配了选配件中的df单元即可。 它们的差来计算toc。 ,toc的测定方法（2） tocnpoc,一般水样中的挥发性有机碳（poc）和非挥发性有机碳（npoc）相比，比例非常小，可以忽略 ，即toc=npoc+pocnpoc 在前处理中除去ic，将剩下的toc(即npoc)进行氧化，测定co2的量,以此来计算 即：在中使用的方法 为了与由tc和ic之差求toc的测定方法区分，将这种方式测定的toc称为npoc。 注：在石油冶炼等行业的原水中有可能含有。,除去的方法,将试样的ph调整到2-3时，碳酸根离子（co3-）和碳酸氢根离子(hco3-)就会变成 o+ 试样再经通气吹扫处理后，很容易就可以除去ic,toc-4100测定原理,去除ic后的样品通过八通阀、注射器注射到填充有催化剂的燃烧管中，并以680的温度燃烧氧化，生成二氧化碳和水，供给的高纯氮气作为载气导入电子冷凝器，分离出水份，二氧化碳则被送入ndir（non-dispersive infrared radiation）检测器中，进行检测。 氧化过程中生成的二氧化碳的量正比于样品当中的有机碳的含量，因此，通过测试二氧化碳的量，并根据校正标准液得到的曲线，很容易就分析出样品中有机碳的含量。,toc-4100测试原理流程,试样 添加盐酸 用通气吹扫法除去ic 将toc用燃烧催化法氧化（2） 用来测定co2（根据峰值形状面积来测定） 根据标准曲线来计算toc浓度,三、流程及构造,toc-4100 流路图 图3.1 测定的流路图,toc-4100结构介绍（1） 仪器的样品预处理单元,关闭左侧的采样阀将样品采入均化器 采样时通过目的滤网去除较大的固体杂质 利用高速旋转的搅拌器，粉碎样品中悬浮颗粒，并将样品均化 采样后用清洗水清洗滤网及样品处理部分，等待下次采样,toc-4100结构介绍（2） 样品采样单元(8p阀）,1#：离线测量样 2#：在线测量样 3#：校正液 4#：酸添加 5#：清洗水、稀释水 6#：排气 7#: 进样管（注入燃烧管） 8#：排液,toc-4100结构介绍（3） 反应炉,燃烧炉：提供燃烧氧化所需达到的温度（680） 燃烧管：由石英玻璃制成，作为燃烧分解有机物的反应容器 铂金催化剂：由氧化铝小球表面包裹铂金组成，帮助有机物分解和燃烧生成二氧化碳,toc-4100结构介绍（4） 渗氧硅管,toc燃烧需要氧气，载气本身不含有氧，因此燃烧需要的氧从渗氧管渗入。 随氧气渗入渗氧管的还有微量的co2。,toc-4100结构介绍（5） 加湿器,加湿器的作用是加强co2吸收器吸收co2的效果。,toc-4100结构介绍（6） 载气精制用co2吸收剂,碱石灰，主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠等物质。 作用是去除载气和渗氧管当中与氧气一起进入的co2等气体，保证ndir的基线平稳。,toc-4100结构介绍（7） b型卤素洗涤器,作用是去除氟、氯、溴、碘等卤素。 在试样中含有以上元素时，经过燃烧后，可能会以各种形式（如氯化氢，氯酸，氯气等）从燃烧管排出；由于上述成分都易溶于水成为酸，很容易与b型卤素洗涤器当中的铁和铬反应，生成化合物，这种化合物有很强的还原力，再与氯和溴等反应，达到去除卤素的目的。,toc-4100结构介绍（8） 电子除湿器,进入电子除湿器之前的载气中会有一定的水分，水分浓度变化时，基线也会随之变化。 电子冷凝器将载气冷却至1 0.4，以减少载气中的水分含量，稳定水分含量也就是使基线稳定，ndir不再受水分干扰，能够精确测试。,toc-4100结构介绍（9） 卤素吸收器,作用是去除多余的卤素。 由于b型卤素过滤管可能不能完全去除卤素（主要为氯），由于氯的氧化能力很强，进入检测池后马上会与池内部的镀金发生反应，造成腐蚀，所以增加了一级以主要成分为铜的卤素过滤管，进一步保护检测池不受腐蚀。,toc-4100结构介绍（10） 非分散型红外线分析仪(ndir),从光源处射出的红外线（未分光）通过检测池到达检测器。 检测器的前后有两个池子（前池和后池），两个池子分别连接有气体管路。 在气体管路中装有高感度的可以检测出流速的传感器。 因在检测器的池子中注入了co2，从光源处发出的红外线中的4.2m的光在前池被吸收。 由于前池内的气体的温度的上升（压力变大），前池和后池之间产生了压差，于是从前池有气体流到后池。,toc-4100结构介绍（10） 非分散型红外线分析仪(ndir),当从光源射来的红外线被斩光器截断，检测器无红外线时，前池和后池的压力就变为相等，气体就从后池向前池返回。 从前池和后池来往的气体的流速经传感器检测后，就得到了交流波形的电子信号。 当检测池中不含有co2的载气流动时，光源处的红外线直接（原样）到达检测器，这时交流信号的振幅是最大的。 当检测池中的载气含有co2时，4.2m的红外线被吸收，到达检测器的部分就会变弱，交流信号的振幅会变小。 根据检出的交流信号的振幅，可知检测池中流动载气中的co2浓度。,的測定原理,单原子分子如n2 、o2 、h2等并不会吸收红外线，多原子分子如co2、ch4等则依其键结合情形及组成原子种类不同而吸收不同波长的红外线。因此在总有机碳分析仪气体中仅 co2 吸收红外线，其吸收波长为4.2um。,的測定原理 图 红外光源对于各种气体的吸收波长图,co2：4.2um,toc-4100结构介绍（11） 吹扫气用co2吸收剂,作用是吸收测试结束的co2气体。 将使用过的载气（从检测池出来的）使其通过co2吸收剂后再利用，从ndir的光源、检测池、检测器三个部分间的间隙流出，使空气当中的co2不会影响到ndir的正常运行。,反应过程介绍（视频）,四、基本参数,基本参数（1）,测定项目: tc和npoc（除去ic的toc测定法） 测定原理： 燃烧催化剂氧化/co2检测（ndir） 测定范围： 01000ppm（根据稀释功能，稀释率为220倍，最大020000ppm） 重现性： toc测量，2f.s以内 零点稳定性： 2f.s以内/周 量程稳定性： 2f.s 以内/日（温度变化5以内时） 线性： 2f.s以内 试样注入方式：注射泵，滑动式注入 ic去除方式： 在注射器内加酸-通气处理,基本参数（2）,模拟输出： 0-1v dc，由4-20ma dc和0-16ma dc选择（绝缘2路输出） 测定周期： 最短5分钟（npoc）1 接点输入信号：校正开始，停止，在线测定开始，报警复 位，测定开始 接点输出信号： 报警信号 报警1，报警2，停机错误，浓度异常警报（上限，下限，上上限和下下限，其中任选2种） 事件信号 准备，在线动作中，单流路测量中，单流路测定结束，离线动作中，试样测定中，校正中，催化剂再生中，休止中，数据触发输出，流路识别ch13，断电源等（接点容量：1a，dc 30v 非感性负载） 1：指在标准条件下反复测量的时间,五、安装前准备,环境、电源要求,环境温度： 0-40 电源要求： ac22010%，10a，50-60hz 载气要求： 氮气，容量约47升，瓶内充气压13mpa左右 ，纯度99.99% 以上，不含粉尘、油雾、水滴等 减压阀： 与氮气钢瓶相配的氮气减压阀一个，减压后的出口压力为0.250.30mpa 自来水供水要求：流量约6l/min，压力300-500kpa 采水流量要求： 1-3l/min,外部管路的连接,试剂的准备,标准液的配制： a. 准确称取邻苯二甲酸氢钾2.125克(将此试剂置于105烘箱烘1小时过后)，溶解于1000毫升蒸馏水中，得到1000ppm的标准液； b.（如果需要配制100ppm的标准液）用移液管移取1000ppm的标准液50毫升稀释至500毫升，所得100ppm的标准液； c. 将所配的溶液放置于std1桶中。 盐酸的配制： 用分析纯盐酸200毫升稀释至2升(即稀释10倍)； 将所配盐酸放置于acid桶中。 纯水： 取蒸馏水（或纯净水）放置于10升的water桶中。,六、仪器安装,（一）部品的安装,（二）试剂的添加,部品的安装 燃烧管的安装,2片铂金网必须放平，以防止催化剂掉落。 5mm石英棉要保持均匀。 催化剂放置均匀。,部品的安装 燃烧管与滑块底座的连接,将燃烧管的顶端垂直插入滑块的底座，让其内部的o圈和燃烧管完全密封，以防止漏气。 滑块不能有上下方向的活动，否则会降低滑块与式样注入部垫圈的密封性。,部品的安装 洗涤器的连接,在将洗涤器与燃烧管连接之前，先将洗涤器与连接b型卤素洗涤器的管路连接， 避免洗涤器的断裂。 拧盖型螺母时，不要使用工具。,部品的安装 注射器的安装,用蒸馏水将注射器活塞润滑。 卸下8p内注射器的连接冒，安装注射器（只能用手拧，不能使用工具），不要过分强制紧固，否则会使8p内树脂部变形，导致漏液。 连接吹扫气配管时，注意螺母纹路，不要强拧，否则会造成漏气、漏液。,部品的安装 co2吸收剂的安装,载气精制用co2吸收剂的安装 光学系统清扫用co2吸收剂的安装 注意：安装co2吸收剂时，1、先检查瓶子有无漏气；2、不要将进气口“l”和出气口“s” 接错。,试剂的添加 加湿器中纯水的加入,尽量注入tc成分少的水。 纯水加到上刻度，保证里边的玻璃管不在水中。 加完纯水后，须将盖子拧紧，以防止漏气。,试剂的添加 b型卤素洗涤器中纯水的加入,拧开b型卤素洗涤器的盖子，往里边加入纯水至出气口的下方。 注意不要超过出气口！ 在通气时，必须看得到里边有气泡急促冒出。 加完纯水后，要将盖子拧紧，以防漏气，造成基线ng。,试剂的添加 电子除湿器用排液容器纯水的加入,向冷凝水筒注入纯水到冷凝水筒测面的冷凝水排放的高度。 保证冷凝水管在中途不要折曲，以免妨碍冷凝水排出（左图错误）。,试剂的添加 稀释用水的放置,水管不要弯折、漏气 管路尽量往下 使用蒸馏水,试剂的添加 盐酸桶的放置,注意酸管路的位置： 将除ic用酸输液管通过桶帽上中央的孔插入桶的底部。 不要将长余的管子全部插入桶中。,实际操作,七、仪器调试,开机,总电源的确认 用万用表测量供电，确认符合要求后，再上电。 氮气瓶出口压力的调整 载气瓶出口压力调整在0.25-0.3 mpa。 打开仪器右侧白色总开关，仪器开始初始化。 仪器初始化完成后，进入“菜单”监视器“，打开仪器右侧黑色电炉开关，观察电炉升温情况。,气体调整,toc-4100压力表调整在200kpa 载气流量调整在150ml/min 喷射气流量调整在50ml/min以上,设备调试,仪器时间的更改 注射器零点校正 去除酸流路气泡 试样注入量的零校正 催化剂的再生 试样注入状态的检查,仪器准备状态 在菜单里的监视器画面显示（左图） 当全部指标都ok后，橙色的ready灯亮后，仪器可以进行各项测试,实际操作,八、仪器操作,（1）一般条件登记,（2）校正曲线,（3）在线测量（本地模式）,在初始界面下（左图），按f4进入下图,测量条件登记（1-5页）,退到初始画面 初始界面下按f1，进左图 按start，开始测量,（4）离线测量,在初始界面中按f1,（5）远程测量模式,在左图画面下，按“4”“0”“0”“2”，会进入远程和本地切换画面。 将id control 设置为1时为远程控制，设置为0时为本地操作。,实际操作,九、仪器关机,关机,将电炉的黑色开关，打到off的位置。 等到“监视器”中的电炉温度降到室温，再将氮气阀关住。 将白色的总电源开关，打到off的位置。 注：如果长时间停机，须做“阀干燥”。,十、日常维护,表9-1 toc-4100日常维护表,表9-2 toc-4100定期维护表,燃烧管的更换,燃烧管的寿命和样品中的盐分有直接的关系，盐分越高寿命越短。 检查燃烧管，如发现燃烧管管壁有细微的裂纹，必须更换燃烧管。 燃烧管的安装方法按照左图。 原来的2片铂网可多次使用,注射器的注塞头的更换,用刀在注塞头的下端处切几处槽。 将旧的注塞头取下（垫圈也一并拿下）。 安装新的注塞头（左下图）,卤素吸收器的更换,注意通气的方向不要接错。 更换完成后，检查有无漏气。 刚更换完，基线有可能变动，通气放置片刻，待基线稳定。,o型圈的更换,o型圈共有3种型号：滑块和它下部底座之间有两种o型圈，这部分漏气时，2种o型圈一起更换；燃烧管和滑块底座之间有一种特氟隆涂膜o型圈。 更换o型圈时，不要弄伤垫圈和垫圈安装部。,十一、常见故障排除,预处理单元故障,