ES2927201T3

ES2927201T3 - Dispositivo y método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra

Info

Publication number: ES2927201T3
Application number: ES18708925T
Authority: ES
Inventors: Pascal Rajagopalan; Julien Gross; Pierre Caruso
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2038-02-20
Also published as: EP3586126B1; EP3586126A1; CN110300891B; WO2018153822A1; CN110300891A; US20200003747A1; JP7406375B2; JP2020511631A; US11650192B2

Abstract

Un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total (TOC) de un fluido de muestra comprende una celda de medición (2) que define un volumen (3) para contener un fluido de muestra y una lámpara excimer (20) dispuesta para provocar una reacción de oxidación de la muestra. fluido emitiendo radiación sobre el fluido de muestra en el volumen (3). Se dispone un par de electrodos para medir la conductividad del fluido de muestra durante la reacción de oxidación y se dispone al menos un sensor de temperatura (31) en la celda de medición (2) para medir una temperatura relacionada con el fluido de muestra. El contenido de carbono orgánico total (TOC) del fluido de muestra se determina sobre la base de la conductividad medida compensada por la temperatura relacionada con el fluido de muestra. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra

La invención se refiere a un dispositivo y aun método de medición del contenido de carbono orgánico total (COT) de un fluido de muestra, preferentemente de agua pura o ultrapura.

La monitorización del carbono orgánico total (COT) en agua pura o ultrapura que tiene una conductividad inferior a 1 |jS/cm es un buen indicador de la calidad del agua y el correcto funcionamiento de un proceso de depuración. El agua ultrapura se puede definir como el agua de calidad para reactivo de mayor calidad que supera las normas de la ASTM D5127 y que tiene un carbono orgánico total (COT) inferior a cinco partes por billón (ppb).

El método se basa, en general, en una oxidación del carbono orgánico contenido en un fluido de muestra y una detección posterior del CO²(dióxido de carbono) resultante en el fluido de muestra. La oxidación del fluido de muestra se puede efectuar por radiación UV. La cantidad de CO²se determina midiendo la conductividad del fluido de muestra.

Las mediciones del COT se han realizado en el laboratorio durante más de 30 años. Con el tiempo, el mercado demandó mayores niveles de sensibilidad para determinar concentraciones significativamente menores de COT. Casi todos los monitores de COT comunes que se basan en la oxidación UV usan una lámpara de gas mercurio como fuente de radiación. La lámpara se dispone para irradiar una cámara de oxidación donde está atrapado el fluido de muestra (por ejemplo, una muestra de agua). Durante una reacción de oxidación inducida por la irradiación de UV, los extractos orgánicos contenidos en el fluido de muestra se oxidan en carbonatos. La conductividad o resistividad del fluido de muestra se monitoriza y se convierte en una concentración de equivalentes orgánicos del COT (en ppb) basada en la relación conocida entre los dos. En el interior de la cámara de oxidación, la conductividad del agua se monitoriza y debe ser compensada con la temperatura. Durante la reacción de oxidación, el fluido de muestra estático se calienta, en general, por el calor transmitido de la lámpara, pero también se podría enfriar por la influencia de aire estático que rodea la cámara de oxidación. La influencia de la temperatura sobre el cálculo del COT es especialmente alta a una conductividad entre 0,1 y 1 jS/cm.

El documento de patente US 5275 957 B desvela una celda de muestra para medir el contenido de carbono del agua. La celda de muestra tiene una carcasa formada de teflón con un cámara estanca al fluido, un primer puerto conectable con una fuente de agua afluente en la cámara estanca al fluido, un segundo puerto a través del cual puede salir el agua de la cámara estanca al fluido y una ventana de cuarzo que cierra la cámara estanca al fluido de una lámpara de vapor de mercurio con una radiación en una longitud de onda primaria de 253,7 nm y situada en una cámara adyacente rellena con nitrógeno seco u otro gas no absorbente de UV. Dos electrodos circulares concéntricos hechos de titanio, paladio, iridio, rodio o platino están dispuestos dentro de la cámara. Un sensor de temperatura está fijado en la parte trasera del electrodo central y se usa para compensar la variación en la conductancia del agua con la temperatura. La señal de conductividad se monitoriza en función del tiempo mientras que el fluido de muestra es estático en la cámara estanca al fluido para indicar cuándo se ha completado la reacción de oxidación. El documento también desvela otra celda de muestra que se construye completamente de titanio y sílice fundida sintética de alta pureza. La finalización de la reacción de oxidación se determina cuando la primera o la segunda derivada del tiempo de la señal de conductividad monitorizada en función del tiempo se aproxima a cero. El documento de patente WO 03/038428 A1 desvela otro ejemplo de un dispositivo para medir el carbono oxidable de un líquido. Este dispositivo tiene una celda, dos sondas alargadas que penetran en una pared externa rígida de la celda que se extiende en el volumen interno de la celda, y un elemento sensible a la temperatura situado dentro de un orificio de uno de los electrodos alargados. La pared externa es transmisora de la luz, por ejemplo, sílice fundida sintética o material de cuarzo fundido transmisor de 185 y 254 nm de longitudes de onda de ultravioleta que es el intervalo de radiación de la lámpara de vapor de mercurio de baja presión propuesta como fuente de fotorradiación. Las lámparas de mercurio, en general, se degradan rápidamente si se apagan y encienden frecuentemente. Además, las lámparas de mercurio requieren un tiempo de precalentamiento típico de 30 s que retrasa el progreso del trabajo y limita la eficiencia. Finalmente, el funcionamiento y la eliminación de las lámparas de mercurio requiere un cuidado extremo y normas de alta seguridad debido a la naturaleza tóxica peligrosa del mercurio.

El documento de patente JP 2001-183 357 A desvela un ensamblaje de oxidante para un sistema de medición de COT. El ensamblaje de oxidante incluye una o dos lámparas de excímeros de UV que emiten luz a una longitud de onda de 184,9 nm y están alojadas respectivamente dentro de una carcasa cerrada purgada con gas N2 inerte. La carcasa que contiene la lámpara de excímeros está separada de una cámara de oxidación por medio de una ventana óptica hecha de fluoruro de magnesio (MgF). La cámara de oxidación tiene una entrada de agua de muestra y una salida de agua de muestra para permitir que el agua de muestra circule a través de la cámara mientras que la luz de la(s) lámpara(s) de excímeros se transmite a través de la ventana óptica en la cámara para oxidar el agua de muestra.

El documento de patente JP 2003-53 178 A desvela un foto-oxidante capaz de oxidar un componente deseado en un líquido de muestra. El foto-oxidante tiene una fuente de luz oxidante en forma de alambre, un espejo reflectante que tiene un cilindro elíptico y un tubo de reacción que consiste de un material sustancialmente transmisor de la luz de la fuente de luz oxidante y en el que un líquido de muestra se introduce, estando la fuente de luz oxidante dispuesta en uno de los focos del espejo reflectante y el tubo de reacción en el otro de los focos.

El documento de patente US 2003/0211626 A1 desvela un método y aparato de determinación de la concentración total de compuestos de carbono orgánico en las corrientes acuosas del proceso utilizando una técnica de flujo pulsado para irradiar una muestra de agua en una cámara con radiación de UV o de longitud de onda similar.

El documento de patente US 2003/0 040 122 A1 desvela un instrumento de medición del contenido de carbono orgánico total de una corriente de agua, que comprende un módulo analítico de muestras estático y un módulo analítico de flujo continuo; medios de estimación del COT de dicha corriente sensible a dicha diferencia en la conductividad de dicha corriente, medios de monitorización de la diferencia en la conductividad de dicha corriente con el tiempo y de identificación de una desviación del valor monitorizado y medios de calibración del valor de COT de dicha corriente estimada sensible a dicha diferencia en la conductividad de dicha corriente por comparación con el valor de COT de la misma determinada en dicho módulo de muestra estático.

El documento de patente JP 2012-063 302 A desvela un sistema de medición del contenido de carbono orgánico total en agua ultrapura que incluye un catalizador de descomposición de peróxido de hidrógeno y un dispositivo de medición del contenido de carbono orgánico total dispuesto en una etapa posterior del catalizador de descomposición de peróxido de hidrógeno.

Un objetivo a conseguir es proporcionar un dispositivo y un método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra, preferentemente de agua pura o ultrapura, que mejora con respecto a la sensibilidad, la exactitud, la vida útil y/o la velocidad de medición.

Otro aspecto es evitar influencias negativas en el entorno, es decir, personas en un laboratorio, donde se usan el dispositivo y el método.

Para resolver el problema descrito anteriormente, la presente invención proporciona un dispositivo de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra con las características de la reivindicación 1 y un método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra con las características de la reivindicación 13. Las realizaciones preferidas del dispositivo y el método se definen en las reivindicaciones dependientes respectivas.

El dispositivo de la presente invención para medir el contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra comprende: una carcasa que aloja una celda de medición que define un volumen para recibir el fluido de muestra, una lámpara de excímeros dispuesta para emitir radiación que tiene una longitud de onda principal que es adecuada para causar una reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico del fluido de muestra contenido dentro del volumen de la celda de medición, un par de electrodos dispuestos para medir la conductividad del fluido de muestra en el volumen de la celda de medición y un primer sensor de temperatura situado en la celda de medición.

La lámpara de excímeros que se proporciona como fuente de radiación proporciona la ventaja de que la longitud de onda principal de la radiación disponible para la fotoirradiación y oxidación de los extractos orgánicos contenidos en el fluido de muestra es emitida casi instantáneamente después del encendido de la lámpara de excímeros, normalmente en menos de 10 ms, debido a que no requiere un tiempo de precalentamiento. Puesto que el encendido y el apagado de la lámpara de excímeros, por ejemplo durante las mediciones intermitentes o repetidas, no tiene efecto de envejecimiento ni influencia negativa en su vida útil operativa, no es probable una degradación de la fuente de radiación aunque se use en aplicaciones de laboratorio que implican un alto volumen y rendimiento. Además, la lámpara de excímeros se puede desechar como residuo eléctrico general de manera que las normas de seguridad para el funcionamiento y la eliminación del dispositivo son bajas.

Debido a la corta longitud de onda de la radiación emitida por una lámpara de excímeros, por ejemplo y especialmente preferida una lámpara de excímeros que emite radiación que tiene una longitud de onda principal de entre 150 nm y 200 nm, preferentemente una lámpara de gas de excímeros llena de xenón que proporciona una sola longitud de onda principal de 172 nm, preferentemente con la mitad de ancho de banda de /- 8 nm, los extractos orgánicos contenidos en el fluido de muestra pueden ser oxidados rápidamente y sustancialmente completamente, por lo tanto, se puede lograr un nivel de COT inferior a 1 ppb.

Según la presente invención, el dispositivo comprende además al menos un segundo sensor de temperatura dispuesto en una ubicación distinta de la de la celda de medición, en donde el al menos un segundo sensor de temperatura está dispuesto para medir una temperatura relacionada con el fluido de muestra, preferentemente antes de que empiece la reacción de oxidación inducida por la radiación y/o en una ubicación aguas arriba del volumen de la celda de medición.

La posibilidad de medir la temperatura durante la reacción de oxidación en diferentes ubicaciones permite una determinación más precisa de la temperatura del fluido de muestra basándose en un modelo del dispositivo que refleja los parámetros de influencia que están predeterminados por experimento. La temperatura que se mide en la entrada del fluido de muestra en la celda de medición y antes de que empiece la reacción de oxidación inducida por radiación se puede usar como temperatura inicial del fluido de muestra.

Según la presente invención, el dispositivo comprende además un dispositivo de control configurado para determinar, basándose en la conductividad y la temperatura relacionada con el fluido de muestra, que la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra se ha estabilizado, y configurado para apagar la lámpara de excímeros (20) según el resultado de la determinación.

Por lo tanto, el dispositivo puede detener dinámicamente la reacción de oxidación apagando la lámpara de excímeros basándose en la determinación del contenido de carbono orgánico (COT). En particular, el dispositivo de control puede apagar la lámpara de excímeros cuando se logra una estabilización de la reacción de oxidación, es decir, cuando una tasa de cambio de la cantidad de COT determinada durante la reacción de oxidación es inferior a un valor umbral predefinido. La parada dinámica de la fuente de radiación proporciona la ventaja de que la lámpara de excímeros no emite radiación UV innecesaria y, por lo tanto, se reduce la lixiviación orgánica de la celda de medición u otros componentes del dispositivo expuestos a la radiación, así como la generación de calor.

Según una realización preferida de la presente invención, el dispositivo de control está configurado para estimar la temperatura relacionada con el fluido de muestra en el volumen de la celda de medición usando el resultado de medición del primer sensor de temperatura y del segundo sensor de temperatura.

Usando las mediciones de temperatura de diversas ubicaciones en el dispositivo, la temperatura relacionada con el fluido de muestra contenido en el volumen de la celda de medición se puede estimar con una exactitud que es próxima a la de una sonda in situ situadasituada en el interior del fluido de muestra dentro de la celda de medición. La determinación más precisa de la temperatura relacionada con el fluido de muestra se puede usar para calcular con más exactitud el c Ot del fluido de muestra, ya que mejora la compensación de temperatura de la conductividad medida por los dos electrodos en el fluido de muestra. Como resultado, es posible detectar con precisión contenidos de COT muy pequeños de hasta aproximadamente 1 ppb, como se requiere en caso de que se mida el COT de agua ultrapura.

Según una realización preferida de la presente invención, el dispositivo se puede proveer de al menos una válvula dispuesta para bloquear un flujo de entrada o un flujo de salida de la celda de medición. Con la válvula se puede controlar el flujo de entrada y de salida del volumen de la celda de medición (por ejemplo, detener completamente). Por lo tanto, se puede realizar un proceso de medición intermitente.

Según una realización todavía adicional de la presente invención, al menos una parte de una superficie interna del dispositivo expuesto a la radiación de la lámpara de excímeros puede comprender un compuesto que puede transformar la radiación de la lámpara de excímeros en una radiación que tiene al menos una longitud de onda que es diferente de la longitud de onda principal, preferentemente más larga y preferentemente en el intervalo entre 180 nm y 280 nm, preferentemente aproximadamente 190 nm y aproximadamente 250 nm.

Se sabe bien que la longitud de onda de aproximadamente 250 nm destruye el ozono formado durante el funcionamiento de la lámpara de excímeros en la cámara que aloja la celda de medición. Por lo tanto, se puede reducir la concentración de ozono peligroso dentro del dispositivo.

Según una realización preferida adicional de la presente invención, el compuesto puede incluir al menos un elemento del grupo de los lantánidos, preferentemente lantano, praseodimio o neodimio, en asociación con al menos uno de itrio, fosfato o borato de aluminio.

Según un realización preferida todavía adicional de la presente invención, el dispositivo puede comprender además una sustancia catalizadora proporcionada en el espacio interior de la carcasa del dispositivo para acelerar la descomposición del ozono dentro de la cámara. La sustancia catalizadora se puede proveer en el espacio interior de la parte de carcasa superior 13 o de la parte de carcasa inferior 14 del dispositivo. La autodescomposición del ozono puede ser acelerada por un efecto catalítico de los medios catalizadores. Este efecto se puede combinar con otros efectos de descomposición del ozono, tales como un efecto de descomposición térmica y similares.

Según una realización preferida adicional de la presente invención, la sustancia catalizadora puede comprender platino, paladio, óxido de cobre (II), carbono activo, óxido de manganeso o una combinación de los mismos.

Según una realización preferida del dispositivo de la presente invención, la sustancia catalizadora se puede proporcionar en forma de una pintura, un recubrimiento, pellas, perlas, polvo, una malla, una placa, una lámina, o como una combinación de los mismos.

Según una realización preferida todavía adicional de la presente invención, la celda de medición está hecha de o incluye cuarzo permeable para la radiación en el intervalo de al menos entre 150 nmy 280 nm. Es decir, la celda de medición es transparente dentro del espectro de UV de interés de la radiación de la lámpara de excímeros.

Según una realización preferida adicional de la presente invención, el volumen de la celda de medición es inferior a 1,0 ml, preferentemente inferior a 0,5 ml. Por lo tanto, la radiación emitida por la lámpara de excímeros puede provocar la reacción de oxidación a través del fluido de muestra almacenado dentro de la celda de medición.

El método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra usando el dispositivo según la presente invención comprende las etapas de: suministrar el fluido de muestra en el volumen de la celda de medición, detener el flujo de entrada en el volumen, poner en marcha la lámpara de excímeros, mantener el fluido de muestra en el volumen de la celda de medición mientras que la lámpara de excímeros está en funcionamiento, determinar el contenido de carbono orgánico total del fluido de muestra basándose en la conductividad y la temperatura relacionadas con el fluido de muestra, apagar la lámpara de excímeros según el resultado de la determinación, preferentemente cuando se determina que la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra se ha estabilizado, y descargar el fluido de muestra del volumen de la celda de medición.

Según el método de la presente invención, es posible detectar concentraciones incluso bajas de aproximadamente 1 ppb de COT en el fluido de muestra, es decir, es adecuado para medir el COT del agua ultrapura.

Según una realización preferida, el método puede comprender además la etapa de estimar la temperatura del fluido de muestra usando el resultado de medición del primer sensor de temperatura y, si se proporciona, del segundo sensor de temperatura, y usar esta temperatura estimada como la temperatura relacionada con el fluido de muestra. La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra según una realización de la presente invención.

La Fig. 2 es una vista en sección del dispositivo según la realización de la presente invención.

La Fig. 3 es una vista en sección del dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra según una realización de la presente invención con componentes periféricos.

La Fig. 4 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente una celda de medición según una realización de la presente invención.

La Fig. 5 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del dispositivo según la realización de la presente invención.

La Fig. 6 es un diagrama que muestra un primer gráfico que indica una cantidad de COT con respecto a la duración de una medición según una realización de la presente invención y un segundo gráfico que indica la misma medición según una técnica del estado de la técnica.

En primer lugar, se resumen brevemente las generalidades de la reacción de oxidación usada para determinar el contenido de carbono orgánico total (COT) de un fluido de muestra, en las que se basa el dispositivo y método de la invención. El dispositivo y método son específicamente adecuados para su uso en la determinación de COT de agua pura o ultrapura, pero la invención no se limita a este respecto.

Determinación de COT por reacción de oxidación

Una reacción de oxidación inducida por radiación que también se conoce como una reacción de foto-oxidación tendrá lugar en un fluido que contiene carbono orgánico cuando se expone a radiación con una longitud de onda inferior a 200 nm. Por lo tanto, la invención emplea una fuente de radiación adecuada para emitir longitudes de onda inferiores a 200 nm. Tras la irradiación, los compuestos de carbono orgánico contenidos dentro del fluido de muestra se oxidan y se forma dióxido de carbono (CO²). Mientras que la reacción de oxidación tiene lugar, se mide y monitoriza continua o intermitentemente la conductividad y la temperatura del fluido. Puesto que la temperatura del fluido de muestra tiene una influencia sobre la conductividad, ambas mediciones (conductividad y temperatura) se consideran para determinar la conductividad compensada con la temperatura basada en que el contenido de carbono orgánico total (COT) del fluido de muestra se puede determinar a partir de una relación conocida. El principio básico del proceso de determinación del COT basado en la conductividad y la temperatura se conoce y se describe, por ejemplo, en el documento de patente US 5275957B.

En lo sucesivo, las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos.

Como se muestra en las Fig. 1 a 5, un dispositivo 1 para medir el contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra comprende una carcasa 10 formada de una parte de carcasa superior 13 y una parte de carcasa inferior 14. La parte de carcasa superior 13 y la parte de carcasa inferior 14 se pueden fabricar como partes separadas y se acoplan entre sí por medios de sujeción como pernos o una abrazadera, o similares. Entre la parte de carcasa superior 13 y la parte de carcasa inferior 14 se proporciona una junta 15 para sellar un espacio interior 9 de la carcasa 10 en un estado ensamblado del entorno (véase la Fig. 5). En una realización alternativa, la carcasa 10 también puede estar formada de más de dos partes y ensambladas juntas y la(s) interfase(s) donde las diversas partes se conectan para formar la carcasa se pueden situar según se desee y selladas por juntas en caso de necesidad. La junta está formada de PTFE, por ejemplo, y en esta realización es una lámina plana que sella toda la periferia de la interfase entre las partes de carcasa superior e inferior y que incluye una abertura de ventana 17 (véase la Fig. 5) para que pase la radiación de una parte de carcasa a la otra como se describe después.

Como se muestra en las Fig. 2, 3 y 5, la carcasa 10 aloja en su espacio interior o cámara 9 una celda de medición 2 que define un volumen 3 para recibir el fluido de muestra para el proceso de medición. La celda de medición 2 está provista de una entrada de fluido 11 para introducir el fluido de muestra en el volumen 3 de la celda de medición 2 y de una salida de fluido 12 para descargar el fluido de muestra del volumen 3 de la celda de medición 2. En la realización particular mostrada en el dibujo, se elige un diseño de dos partes de la carcasa 10 y la celda de medición 2 se sitúa en la parte de carcasa inferior 14 para formar un subensamblaje de celda y una fuente de radiación a describir después se sitúa en la parte de carcasa superior 13 para formar una subensamblaje de lámpara. Las partes de carcasa 13, 14 se pueden fabricar de aluminio, acero, resina o similares. Las partes de carcasa, si se fabrican de aluminio, pueden estar anodizadas en negro.

Como se muestra en la Fig. 4, la celda de medición 2 está en forma de un receptáculo alargado de un pequeño diámetro en el que el volumen 3 para recibir el fluido de muestra se extiende en la dirección longitudinal de la entrada 11 a la salida 12. En un lado de la celda de medición 2, está dispuesta una cámara 4 para recibir un sensor de temperatura a describir después. La cámara 4 está separada y aislada del volumen 3. La cámara 4 puede estar pegada sobre la celda de medición 2. Alternativamente, la cámara 4 puede estar íntegramente formada con la celda de medición 2. Además, en un extremo de la celda de medición 2 está dispuesta una carcasa 29 para alojar un par de electrodos (a describir después - no mostrados en el dibujo) a insertar en orificios 30, preferentemente íntegramente formados con la celda de medición 2. Con más precisión, la carcasa 29 aloja el par de electrodos en los orificios 30 de forma que sean capaces de medir una conductividad del fluido de muestra contenido en el interior del volumen 3.

El lado opuesto de la celda de medición 2 en su dirección longitudinal con respecto a la carcasa 29 puede tener una tapa de extremo hemisférico. Específicamente, el par de electrodos se pueden extender desde la carcasa 29 en la tapa de extremo hemisférico para ser soportados en su interior. La parte funcional que incluye el volumen 3 y la cámara 4 para el sensor de la celda de medición 2, al menos pero preferentemente toda la celda de medición 2 con la entrada, la salida, la tapa de extremo hemisférico y la carcasa 29, está hecha preferentemente de un material de cuarzo. El material de cuarzo está dispuesto de forma que sea permeable para la radiación, preferentemente para la radiación en los intervalos espectrales ultravioleta y de infrarrojos, preferentemente en el intervalo de al menos entre 150 nm y 280 nm. Sin embargo, la carcasa 29, la cámara 4, la tapa de extremo hemisférico, la entrada 11 y la salida 12 pueden incluir un componente que está configurado para boquear la radiación UV. Por ejemplo, este componente puede ser un elemento del grupo de los lantánidos, preferentemente cerio. Es decir, el material de cuarzo puede estar dopado con cerio.

El vidrio de cuarzo está formado de sílice en forma amorfa (no cristalina) y se diferencia de los vidrios tradicionales en que no contiene otros componentes que normalmente se añaden al vidrio para reducir la temperatura de fusión. El vidrio de cuarzo también tiene un alto punto de fusión (en comparación con el vidrio habitual), una alta pureza química y resistencia, una alta resistencia térmica, una baja expansión térmica con alta resistencia a choques térmicos, y una alta resistencia a la radiación.

En una estructura alternativa, la celda de medición 2 también puede tener el vidrio de cuarzo solo en forma de una ventana para dejar que la radiación entre en el interior del volumen 3 donde es recibido el fluido de muestra.

El volumen 3 de la celda de medición 2 es inferior a 1,0 ml, preferentemente inferior a 0,5 ml y se sitúa de forma que la radiación de la fuente de radiación situada en el espacio interior 9 de la carcasa 10, aquí en la parte de carcasa inferior 14, pueda entrar eficazmente en el volumen 3. Donde la junta 15 se pone entre las partes de carcasa, el volumen 3 de la celda de medición 2 se sitúa inmediatamente debajo de la ventana 17 de manera que otras partes de la celda de medición sean protegidas sustancialmente de la radiación mientras que el volumen se extiende sustancialmente paralelo a la lámpara de excímeros descrita más adelante. El tamaño relativamente pequeño del volumen 3 ayuda a acortar la fase de oxidación y permite una respuesta rápida y altamente sensible y la detección de COT inferior a ppb en un corto tiempo.

La parte de carcasa superior 13 aloja la fuente de radiación en forma de una lámpara de excímeros 20 dispuesta para emitir radiación que tiene una longitud de onda principal que es adecuada para provocar la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra contenido dentro del volumen de la celda de medición 15. La lámpara de excímeros 20 (o "lámpara excimérica") es una fuente de luz ultravioleta producida por la emisión espontánea de moléculas de excímeros (exciplejo). La longitud de onda principal que es emitida por la lámpara de excímeros 20 depende del gas de trabajo de la lámpara de excímeros. Los hilos de la lámpara 6 para suministrar a la lámpara la tensión de funcionamiento necesaria son guiados a través de un puerto sellado en la parte de carcasa superior 13 (véanse las Fig. 1 y 2).

Las lámparas de excímeros son fuentes de luz cuasi-monocromáticas que pueden funcionar en un amplio intervalo de longitudes de onda en las regiones espectrales ultravioleta (UV) y ultravioleta a vacío (VUV) con densidad espectral de alta potencia. El funcionamiento de las lámparas de excímeros se basa en la formación de dímeros excitados (excímeros) y la posterior transición desde el estado de excímero excitado unido hasta un estado básico débilmente unido resultante que da lugar a una radiación de fotones de UV. La longitud de onda de la radiación de una lámpara de excímeros se especifica por el gas de trabajo, también conocido como una molécula de excímeros, tal como gas xenón (Xe2).

Además, la lámpara de excímeros es sin electrodos y la descarga se basa en energía de radiofrecuencia. Por lo tanto, esta lámpara no tiene el efecto del envejecimiento asociado a estar encendida y apagada. En comparación con una lámpara de mercurio que requiere un tiempo de precalentamiento de aproximadamente 30 s, la lámpara de excímeros es de funcionamiento esencialmente instantáneo, es decir, en menos de 10 ms. Por ejemplo, si se proporciona gas xenón (Xe²) como gas de trabajo, la radiación emitida tiene una longitud de onda principal de 172 nm. Por otra parte, si se usa criptón como gas de trabajo, la longitud de onda principal sería 146 nm. Además, la lámpara de excímeros puede ser desechada como residuo eléctrico general y no requiere tratamiento ni procedimientos de eliminación especiales.

La carcasa 10, preferentemente la parte de carcasa superior 13, se puede proveer de un sumidero de calor para disipar eficientemente el calor de la lámpara de excímeros 20 generado durante el funcionamiento lejos del dispositivo 1. El sumidero de calor puede ser un sistema de refrigeración activo y/o pasivo, como un ventilador eléctrico 5 fijado a la superficie superior de la parte de carcasa superior (véase la Fig. 1), aletas de refrigeración, un radiador, un caloducto o similares.

La lámpara de excímeros 20 se sitúa en el interior de la carcasa 10 de forma que la radiación sea emitida en el espacio 9 que contiene la celda de medición 2. Puesto que la longitud de onda principal de la radiación es corta (por ejemplo, 172 nm), existe una fuerte absorbancia de radiación de UV en el aire. Por lo tanto, la distancia entre la lámpara de excímeros 20 y la celda de medición 2 en el espacio 9 en el interior de la carcasa 10 se fija tan pequeña como sea posible, preferentemente a menos de 1 mm, para reducir cualquier obstáculo o absorber las influencias sobre la radiación entre la lámpara de excímeros 20 y el volumen 3 de la celda de medición 2.

La longitud de onda principal de la radiación de la lámpara de excímeros 20 es preferentemente inferior a 200 nm, preferentemente entre 150 nm y 200 nm, lo más preferentemente 172 nm en caso de que se use el gas xenón puro, preferentemente con la mitad del ancho de banda de /- 8 nm con respecto a la intensidad del pico, en donde todavía más del 50 % de la intensidad del pico está en el intervalo de 164 nm a 180 nm. Como se mencionó antes, la longitud de onda depende del gas de trabajo en la lámpara de excímeros. Otros gases de trabajo que cumplen los requisitos de producir radiación en el intervalo deseado son Ar, Kr, I², F².

La celda de medición 2 aloja el par de electrodos incorporados en los orificios 30 en el material de cuarzo y dispuestos para medir la conductividad del fluido de muestra en el volumen 3 de la celda de medición 2.

Como se ha descrito anteriormente, el primer sensor de temperatura 31 se sitúa en la celda de medición 2, por ejemplo, está insertado en la cámara 4 en la celda de medición 2 que está separada y aislada del volumen 3. El sensor 31 se puede insertar en la cámara 4 desde el exterior de la carcasa 10 a través de una abertura 7 como se indica en la Fig. 5. El primer sensor de temperatura 31 se usa para medir la temperatura de la celda de medición 2 y puede ser un termistor o similares. El primer sensor de temperatura 31 se puede fijar a la celda de medición 2, por ejemplo, por pegamento, tal como un epoxi térmicamente conductor. La medición de temperatura del primer sensor 31 se considera que es una temperatura relacionada con la temperatura del fluido de muestra y se puede usar para determinar la conductividad compensada por la temperatura del fluido de muestra en el proceso de cálculo del COT del mismo.

Según la invención, como se muestra en las Fig. 3 y 5, el dispositivo 1 comprende al menos un segundo sensor de temperatura 32, otra vez en forma de un termistor o similares. El al menos un segundo sensor de temperatura 32 se dispone para medir una temperatura relacionada con el fluido de muestra en otra ubicación, preferentemente antes de que empiece la reacción de oxidación inducida por radiación y/o en una ubicación en o aguas arriba de la entrada en el volumen 3 de la celda de medición 2 (como se muestra en la Fig. 3), por ejemplo, en el flujo de agua y/o en una o varias de otras ubicaciones en la carcasa o la celda de medición 2 del dispositivo 1 como se indica por los números de referencia 8a, 8b en la Fig. 5. El resultado de medición del uno o más sensores de temperatura 32 adicionales se usará en un dispositivo de control descrito a continuación para deducir la temperatura del fluido de muestra con más exactitud y aproximar la exactitud de la determinación de temperatura a la de una medición de sonda térmica in situ, mejorándose así la exactitud de la compensación de temperatura de la medición de conductividad, especialmente para la detección de COT inferior a ppb como en el caso de agua ultrapura. Por ejemplo, en una muestra de agua con una resistividad de 1 MOhm*cm, un error de 1 °C puede llevar a una diferencia de 11 ppb en el COT.

Dispositivo de control

El dispositivo de control está configurado para controlar un proceso de medición de la determinación de COT que está configurado para determinar, basándose en la medición de conductividad del fluido de muestra en el volumen 3 por medio de los electrodos y la medición de la temperatura relacionada con el fluido de muestra (para compensar la influencia de la temperatura sobre la conductividad), que la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra se ha estabilizado y que está configurado para finalizar el proceso de medición cuando se detecte el estado estabilizado.

Además, el dispositivo de control está configurado para ejecutar el proceso de medición en el que antes de cada medición de conductividad y temperatura la lámpara de excímeros 20 se apaga durante un primer periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo durante 25 ms. Después de hacerse la medición de la conductividad y la temperatura, la lámpara de excímeros 20 se enciende otra vez. Este ciclo se puede repetir, por ejemplo, cada diez segundos hasta que el dispositivo de control determine que la estabilización de la reacción de oxidación se ha alcanzado como se ha descrito anteriormente. El apagado de la lámpara de excímeros reduce la dosis de radiación UV a la duración necesaria y reduce la entrada de calor en el fluido de muestra y la lixiviación orgánica de la célula, así como la producción de ozono, al mínimo necesario para una determinación precisa del COT. En combinación con la rápida reacción de la lámpara de excímeros, este efecto es incluso más sorprendente. Además, la exactitud y la precisión de la medición se pueden mejorar midiendo solo durante periodos donde la lámpara de excímeros 20 está apagada. La Fig. 6 muestra un diagrama que indica la cantidad de COT (en la abscisa) con respecto a la duración de la medición (en la ordenada) en un primer gráfico que muestra el COT calculado con una compensación de temperatura usando la temperatura determinada por una estimación de temperatura de la invención basada en múltiples mediciones de temperatura (se explicará después) y en un segundo gráfico que muestra el COT calculado con un método según el estado de la técnica.

En la Fig. 6 a la izquierda del diagrama (a tiempo 0) se inicia la reacción de oxidación, es decir, el momento en el que se apaga la lámpara de excímeros 20. Después de una cierta duración (aproximadamente después de 70 s en el diagrama), ocurre una estabilización del COT. La estabilización en este respecto describe un estado donde el cambio del COT con el tiempo es relativamente bajo en comparación con el inicio de la reacción de oxidación. Tan pronto como se detecta el estado de estabilización (es decir, evaluando la primera o segunda derivadas del tiempo que tienden a cero), el dispositivo de control finaliza el proceso de medición. Es evidente que, debido al hecho de que la lámpara de excímeros no requiere un tiempo de precalentamiento, se puede acortar el tiempo de ciclo desde el encendido de la lámpara y el inicio de la reacción de oxidación hasta el final de la reacción y la determinación del valor de COT del fluido de muestra.

Dependiendo de la curva de oxidación de COT, es decir, el gradiente, el dispositivo de oxidación puede clasificar opcionalmente el tipo de fluido de muestra en fácil o difícil de oxidar.

Estimación de temperatura mejorada

Debido a que no es posible una medición de temperatura directa del fluido de muestra en el volumen 3 de la celda de medición 2, el dispositivo de control está configurado para ejecutar la estimación de temperatura usando el resultado de medición del primer sensor de temperatura 31 situado en la celda de medición 2 y del segundo(s) sensor(es) de temperatura 32, al menos uno dispuesto para medir la temperatura de entrada del fluido de muestra como se muestra en la Fig. 3, para estimar con más exactitud la temperatura relacionada con el fluido de muestra en el volumen 3 de la celda de medición 2.

La temperatura relacionada con el fluido de muestra se puede calcular según la siguiente ecuación:

con

Phi ¹ + ^{t t s}

aU

(1 ^t2^s)(1 ^t3^s)

en donde:

T = temperatura relacionada con la muestra [K] (valor inicial medido por el sensor de temperatura 32)

Phi = potencia térmica recibida por el agua de la lámpara de UV [J/K]

ti = primera constante de tiempo [s]

T²= segunda constante de tiempo [s]

t3 = tercera constante de tiempo [s]

a = factor de calibración [-]

U = tensión de la lámpara 20 [V]

s = variable compleja de la transformada de Laplace [-]

KS = coeficiente de intercambio térmico entre el agua y el cuarzo [W/K] con

S = área superficial del agua en contacto con el cuarzo [m2] y

K = coeficiente de intercambio por conducción del agua [W/(m2*K)],

MCp = inercia térmica (o capacidad) de la muestra de agua [J/K] con

M = masa que representa la geometría de la célula [kg] y

Cp = capacidad térmica (tomada de la bibliografía) [J/(kg*K)]

Tq = Temperatura de la celda de medición 2 [K] (medida por el sensor de temperatura 31)

a = factor constante [-] (determinado por experimento para permitir una calibración si se necesita tener en cuenta la dispersión de la lámpara de UV)

Se han introducido tres constantes de tiempo (^ti, T², T³) debido a que la potencia de la lámpara no es constante con el tiempo.

La ecuación es un modelo reducido que representa una consideración de capacidad, en donde el agua (en este caso el fluido de muestra) está intercambiando calor con una fuente de calor (en este caso la ubicación de la celda de medición de cuarzo donde está situado el primer sensor de temperatura 31) y el calor transmitido por la lámpara de excímeros 20. Es decir, el fluido de muestra está intercambiando calor con la celda de medición 2 de la que la temperatura (Tq) se conoce de la medición por el primer sensor de temperatura 31, y con la lámpara de excímeros 20 de la que el estado de funcionamiento, es decir, se conocen la entrada de tensión (U), el factor de calibración (a) y las constantes de tiempo (^ti, T², T³). Los parámetros adicionales de este modelo (MCp, KS, s) se determinan por experimento o se toman de la bibliografía. Tq y U se conocen por medición. La información de la orden de encendido de la lámpara se usa para conocer si la reacción de oxidación ha comenzado y se desea el inicio de la estimación de temperatura.

La estimación de temperatura permite el funcionamiento del dispositivo 1 en entornos calientes (por ejemplo, 65 °C) sin degradación del rendimiento ni de la exactitud en comparación con los dispositivos de medición de COT convencionales que solo consideran una entrada de temperatura de un único sensor de temperatura. Es decir, usando dos sensores de temperatura 31,32 (uno en el flujo de agua, por ejemplo aguas arriba de la celda de medición 2) se puede reducir el tiempo de aclarado en comparación con los dispositivos de medición de COT convencionales que consideran solo una entrada de temperatura de un único sensor de temperatura debido a que la influencia de la temperatura de la celda de medición 2 se vuelve despreciable. En otras palabras, la reducción de tiempo se obtiene debido a que mediante el uso de dos sensores de temperatura 31,32 no hay necesidad de enfriar la temperatura de la celda de medición 2 con agua fresca de entrada. El proceso de medición está controlado por el dispositivo de control y se realiza como se ha descrito anteriormente.

Realización alternativa

Durante la reacción de oxidación, la temperatura de la lámpara de excímeros 20 puede llegar a más de 100 °C en el dispositivo que incluye un sumidero de calor o incluso 190 °C en un dispositivo sin el sumidero de calor descrito anteriormente. Esta disipación de calor puede generar un error significativo en la estimación de la temperatura relacionada con el fluido de muestra estimada solo basándose en el primer sensor de temperatura 31.

El uso de uno o más segundo(s) sensor(es) de temperatura 32 que monitorizan la(s) temperatura(s) en diversas ubicaciones en el dispositivo (es decir, en las partes de carcasa 13, 14 o el espacio interior 9) y/o del fluido de muestra aguas arriba del volumen 3 de la celda de medición 2 (durante el llenado del volumen o durante el aclarado inicial del volumen en preparación de la determinación de COT, es decir, antes de la reacción de oxidación) y/o de la ambiencia permite la deducción de la temperatura relacionada con el fluido de muestra con una exactitud comparable a la de una sonda térmica in situ.

La estimación de la temperatura relacionada con el fluido de muestra se puede hacer basándose en un conjunto de ecuaciones lineales de las diversas temperaturas medidas considerando principalmente la ubicación de los sensores, conjunto de ecuaciones lineales que puede ser determinado experimentalmente por adelantado para las respectivas configuraciones de dispositivos.

Los experimentos han mostrado que, usando la estimación de temperatura descrita anteriormente, el error de la temperatura relacionado con el fluido de muestra durante la oxidación se puede reducir por debajo de 0,8 °C después de 100 s.

Reducción de la exposición ambiental al ozono

Se genera ozono como un subproducto en el aire circundante de la lámpara de excímeros 20 debido a su emisión de radiación que tiene la longitud de onda baja específica. El ozono es particularmente peligroso para la salud humana cuando se fuga de la carcasa 10 del dispositivo. También podría provocar el envejecimiento prematuro de los materiales en contacto. Para reducir el gas ozono generado en el dispositivo 1, la invención proporciona diversas contramedidas.

Según una realización, la presente invención proporciona sobre al menos una parte, preferentemente sobre sustancialmente todas las superficies internas del espacio interior 9 del dispositivo 1 que se expondrán a la radiación de la lámpara de excímeros 20 en funcionamiento, un compuesto que puede transformar la radiación en una radiación que tiene al menos una longitud de onda que es diferente de la longitud de onda principal del mismo. El compuesto que tiene este efecto se puede aplicar como un recubrimiento sobre las superficies de la carcasa 10 que rodean el espacio interior 9 de la carcasa 10, preferentemente por pulverización a vacío. Para ser específicos, la parte de carcasa superior 13 que rodea a la lámpara 20 también se puede recubrir para que esté en contacto directo con la lámpara. Por lo tanto, los fotones de 172 nm que llegan a la parte superior 13 de la carcasa en lugar de perderse internamente en calor se pueden transformar en la mayor longitud de onda.

El compuesto absorbe una fracción de la radiación incidente que excita a al menos un electrón del compuesto y lo fuerza a saltar a un nivel de energía más alto. Cuando el al menos un electrón excitado vuelve a su estado energético inicial, emite la radiación con una o más longitudes de onda que es / son diferentes de la longitud de onda de excitación principal.

En caso de una longitud de onda de radiación principal de 172 nm, la longitud de onda de la radiación creada por este proceso está en el intervalo entre 180 nm - 200 nm o 240 nm - 280 nm, preferentemente aproximadamente 190 nm o aproximadamente 250 nm, y así tiene una longitud de onda más larga que la longitud de onda principal. Puesto que la descomposición del ozono por radiación UV se maximiza a una longitud de onda de 254 nm, la radiación transformada acelera la autodescomposición del ozono y retira las moléculas de ozono que se generan en la cámara 9 de la carcasa 10 por la radiación de la lámpara de excímeros 20.

La radiación que tiene una mayor longitud de onda es capaz de llegar más profunda en el fluido de muestra contenido en el interior del volumen 3. Por lo tanto, todo el fluido de muestra dentro del volumen 3 recibirá más radiación (energía UV). Por lo tanto, se obtiene una aceleración de la degradación UV. Sin estas mayores longitudes de onda puede haber una limitación de la cinética de la reacción de oxidación debido a la difusión de radicales en el interior del volumen 3.

Los compuestos adecuados incluyen al menos un elemento del grupo de los lantánidos, especialmente lantano (La), praseodimio (Pr) y neodimio (Nd), en asociación con itrio, fosfato o borato de aluminio. Un ejemplo de un compuesto que tiene la propiedad de transformar la longitud de onda de 172 nm en la mayor longitud de onda de 180 nm a 200 nm (-190 nm) o aproximadamente 240 nm a 280 nm (-250 nm) con un espesor de recubrimiento entre 1 y 40 micrómetros es el compuesto emisor de luz de la fórmula: (Ca¹-x²ySrx)Li²Si¹-zGezO⁴: LnyMy (donde Ln = Ce3+, Pr3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Tb3+, Dy3+, Er3+, Tm3+ o Yb3+; M = Na+, K+ o Rb+; x = 0-0,1, y = 0,001-0,2; y z = 0-1) que se desvela, por ejemplo, en el documento de patente EP 153224A1 para la aplicación de desinfección o esterilización para ser recubierto directamente en la lámpara, es decir, por encima o en el interior del cuarzo.

Otros compuestos que tienen la propiedad de absorber radiación de la lámpara de excímeros 20 y emitir radiación con mayores longitudes de onda de 180 nm a 200 nm (-190 nm) o aproximadamente 240 nm a 280 nm (-250 nm) se pueden usar como recubrimiento sobre las superficies internas de la cámara 9 que se exponen a la radiación de la lámpara de excímeros 20 para destruir la formación de ozono. Las moléculas de ozono absorben luz UV entre 200 nm y 300 nm que da como resultado la disociación del ozono en una molécula de O²y un átomo de oxígeno. El átomo de oxígeno se une a continuación con una molécula de oxígeno para regenerar el ozono. Esto es un proceso continuo que termina cuando un átomo de oxígeno se recombina con una molécula de ozono para producir dos moléculas de O²: ²O³--> ³O². Así, se mantiene un bajo nivel de ozono en el aire en la cámara 9 expuesta a la radiación de la lámpara de excímeros 20, evitándose así que el ozono se fugue del dispositivo durante el funcionamiento o el mantenimiento.

Por lo tanto, la provisión de los compuestos anteriores sobre algunas o todas las superficies de la cámara 9 en la que se sitúa la celda de medición reduce el nivel de ozono producido en el dispositivo 1 y aumenta la vida útil de los materiales en contacto con el ozono. Además, las longitudes de onda más largas emitidas por los compuestos pueden penetrar más profundas en el fluido de muestra y así aumentar la tasa de oxidación del fluido de muestra. Además, se proporciona el espectro más ancho de UV-C en la cámara del dispositivo que amplía el alcance de la disociación de energía del enlace químico.

Alternativamente, o además, el dispositivo puede comprender además una sustancia catalizadora proporcionada en la cámara 9 de la carcasa 10 del dispositivo 1 para acelerar la descomposición del ozono dentro de la cámara 9. Se conoce que un efecto catalítico puede acelerar la autodescomposición del ozono que se puede combinar con una descomposición térmica u otros efectos para acelerar la autodescomposición del ozono. La sustancia catalizadora está dispuesta en la cámara 9 del dispositivo 1 de forma que el ozono generado en la cámara 9 mediante el funcionamiento de la lámpara de excímeros 20 pueda ponerse en contacto con ella.

Sustancias catalizadoras adecuadas y eficaces comprenden platino, paladio, óxido de cobre (II), carbono activo, dióxido de manganeso (MnO²) o combinaciones de los mismos. Un catalizador típico y eficaz para la descomposición del ozono en aire / gas es el dióxido de manganeso (MnO²). Otros óxidos metálicos también pueden mostrar el efecto catalítico, pero son menos eficientes. El CuO se puede mezclar con MnO²para su eficiencia y durabilidad y dicha mezcla ya es conocida y comercializada como catalizador industrial.

La sustancia catalizadora se puede proporcionar en la cámara 9 en la forma física de una pintura o un recubrimiento de superficies de pared, pellas o perlas, un polvo o una espuma recibida en el espacio que rodea la celda de medición, una malla 2D o 3D, una placa, una lámina o una estructura porosa situada en la cámara de manera que impida que la radiación incida en el volumen de la celda de medición, o como combinaciones de los mismos.

En otras variaciones, la lámpara de excímeros 20 se puede impregnar con la sustancia o una malla de base incluida en la lámpara de excímeros 20 se puede preparar de la sustancia o puede incluir dicha sustancia.

Método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra

El método de medición del contenido de carbono orgánico total del fluido de muestra usando el dispositivo según la presente invención es un proceso intermitente similar al descrito en el documento de patente US 5275957B. El proceso comprende así una etapa inicial de aclarar el volumen de la celda de medición para preparar la celda de medición para el ciclo de medición real. Entonces, el fluido de muestra se suministra en el volumen 3 de la celda de medición 2, se detiene el flujo de entrada (por ejemplo, cerrando una válvula 16 situada en la tubería de entrada o salida para el fluido de muestra) una vez se llena el volumen 3, se pone en funcionamiento la lámpara de excímeros 20 (es decir, se enciende) mientras que el fluido de muestra se mantiene dentro del volumen 3 de la celda de medición 2 mientras que la lámpara de excímeros 20 está en funcionamiento.

Cuando la medición de conductividad y temperatura se va a realizar, la lámpara de excímeros 20 se apaga durante un primer periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo durante 25 ms. Después de hacerse la medición de la conductividad y la temperatura, la lámpara de excímeros 20 se enciende otra vez. Este ciclo se pueden repetir, por ejemplo, cada diez segundos hasta que el dispositivo de control determine que se logró la estabilización de la reacción de oxidación como se ha descrito anteriormente.

En esta fase, se determina el contenido de carbono orgánico total del fluido de muestra basándose en la conductividad y la temperatura relacionada con el fluido de muestra. Tan pronto como se determina la estabilización de la reacción de oxidación (como se ha explicado anteriormente a propósito de la descripción del dispositivo de control), la lámpara de excímeros 20 se apaga para evitar la excesiva e innecesaria radiación del interior de la celda de medición 2.

Es decir, no hay flujo de entrada en el volumen 3 de la celda de medición 2 y tampoco descarga del volumen 3 de la celda de medición 2 durante la reacción de oxidación y la determinación del COT. Además, la temperatura relacionada con el fluido de muestra usada para compensar la medición de conductividad del fluido de muestra en el cálculo del COT se estima como también se ha explicado anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (1) para medir el contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra, que comprende: una carcasa (10) que aloja:

una celda de medición (2) que define un volumen (3) para recibir el fluido de muestra;

una lámpara de excímeros (20) dispuesta para emitir radiación que tiene una longitud de onda principal que es adecuada para provocar una reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra contenido dentro del volumen (3) de la celda de medición (2);

un par de electrodos dispuestos para medir la conductividad del fluido de muestra en el volumen (3) de la celda de medición (2); y

un primer sensor de temperatura (31) situado en la celda de medición (2),

caracterizado por que

el dispositivo (1) comprende además al menos un segundo sensor de temperatura (32), y

el al menos un segundo sensor de temperatura (32) está dispuesto para medir una temperatura en una localización distinta en la celda de medición (2),

en donde el al menos un segundo sensor de temperatura (32) está dispuesto para medir una temperatura relacionada con el fluido de muestra, preferentemente antes de que empiece la reacción de oxidación inducida por radiación y/o en una ubicación aguas arriba del volumen (3) de la celda de medición (2), y en donde el dispositivo (1) comprende además un dispositivo de control configurado para determinar, basándose en la conductividad y la temperatura relacionadas con el fluido de muestra, que la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra se ha estabilizado, y configurado para apagar la lámpara de excímeros (20) según el resultado de la determinación.

2. El dispositivo (1) según la reivindicación 1, en donde el dispositivo de control está configurado para estimar la temperatura relacionada con el fluido de muestra en el volumen (3) de la celda de medición (2) usando el resultado de medición del primer sensor de temperatura (31) y del segundo sensor de temperatura (32).

3. El dispositivo (1) según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el dispositivo (1) comprende al menos una válvula (16) dispuesta para bloquear un flujo hacia dentro o hacia fuera del volumen (3) de la celda de medición (2).

4. El dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la longitud de onda principal de la radiación emitida por la lámpara de excímeros (20) es de entre 150 nm y 200 nm, preferentemente de 172 nm, preferentemente con la mitad del ancho de banda de /- 8 nm.

5. El dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde al menos una parte de una superficie interna del dispositivo expuesto a la radiación de la lámpara de excímeros (20) comprende un compuesto que puede transformar la radiación en una radiación que tiene al menos una longitud de onda que es diferente de la longitud de onda principal.

6. El dispositivo (1) según la reivindicación 5, en donde la al menos una longitud de onda que es diferente de la longitud de onda principal está en el intervalo de entre 180 nm y 280 nm, preferentemente aproximadamente de 190 nm y aproximadamente de 250 nm.

7. El dispositivo (1) según las reivindicaciones 4 o 5, en donde el compuesto incluye al menos un elemento del grupo de los lantánidos, preferentemente lantano, praseodimio o neodimio, en asociación con al menos uno de itrio, fosfato o borato de aluminio.

8. El dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además:

una sustancia catalizadora proporcionada en el espacio interior (9) de la carcasa (10) para acelerar la descomposición del ozono dentro de la cámara (9) de la carcasa (10).

9. El dispositivo (1) según la reivindicación 8, en donde la sustancia catalizadora comprende platino, paladio, óxido de cobre (II), carbono activo, dióxido de manganeso (MnO²) o una combinación de los mismos.

10. El dispositivo (1) según las reivindicaciones 8 o 9, en donde la sustancia catalizadora se proporciona en forma de una pintura, un recubrimiento, pellas, perlas, polvo, una malla, una placa, una lámina, o como una combinación de los mismos.

11. El dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la celda de medición (2) está hecha de o incluye cuarzo permeable para la radiación en el intervalo de al menos entre 150 nm y 280 nm.

12. El dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el volumen (3) de la celda de medición (2) es inferior a 1,0 ml, preferentemente inferior a 0,5 ml.

13. Un método de medición del contenido de carbono orgánico total de un fluido de muestra usando el dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el método comprende las etapas de: suministrar el fluido de muestra en el volumen (3) de la celda de medición (2),

detener el flujo de entrada en el volumen (3),

hacer funcionar la lámpara de excímeros (20),

mantener el fluido de muestra en el volumen (3) de la celda de medición (2) mientras que la lámpara de excímeros (20) está en funcionamiento,

determinar el contenido de carbono orgánico total del fluido de muestra basándose en la conductividad y la temperatura relacionadas con el fluido de muestra,

apagar la lámpara de excímeros según el resultado de la determinación, cuando se determina que se ha estabilizado la reacción de oxidación de los compuestos de carbono orgánico en el fluido de muestra, y descargar el fluido de muestra del volumen (3) de la celda de medición (2).

14. El método de medición del contenido de carbono orgánico total del fluido de muestra según la reivindicación 13, en donde el método comprende además la etapa de:

estimar la temperatura del fluido de muestra usando el resultado de medición del primer sensor de temperatura (31) y del segundo sensor de temperatura (32), y usar esta temperatura estimada como la temperatura relacionada con el fluido de muestra.