[发明专利]CO2移除装置和方法

说明书

发明背景

在阴离子的抑制型离子色谱法(“IC”)中，最常使用阳离子碳酸盐／碳酸氢盐和氢氧化物的水性洗脱液溶液(在此称为碳酸盐／碳酸氢盐或氢氧化物洗脱液)。主要用于等度分离的碳酸盐洗脱液被抑制为碳酸。取决于洗脱液的浓度，被抑制的洗脱液的电导率为典型10-20μS／cm。更高的背景电导率导致更大的噪音和降低的分析物强度(信号)，这会损害检测限。用于等度与梯度两种模式中的氢氧化物洗脱液对水产生抑制，并且背景电导率可低至0.2μS／cm。实际上，被抑制的氢氧化物的电导率由于洗脱液被环境二氧化碳污染而通常在1-3μS／cm范围内。

碳酸盐洗脱液典型地含有碳酸盐(CO₃^2-)和碳酸氢盐(HCO₃^-)两者。碳酸盐洗脱液的优势之一是容易控制碳酸盐与碳酸氢盐的比率，从而影响分离的选择性。与其中必须注意防止来自环境二氧化碳污染的氢氧化物洗脱液不同，基于碳酸盐的洗脱液没有这一问题。已经开发出多种用于碳酸盐洗脱液的IC固定相，这些固定相利用碳酸盐洗脱液的单价／二价性质。

在基于氢氧化物的洗脱液或用于电解生成氢氧化物的水的情况下，空气中二氧化碳的存在造成该洗脱液的污染。氢氧化物洗脱液的碳酸盐污染有损色谱分离。另外，分析物阴离子的检测器响应受由于碳酸盐而增加的背景电导率影响。含有碳酸盐的样本同样可能干扰分析物的分离和检测。由此，IC中需要碳酸盐移除装置。

戴安公司出售了商品名称为CRD200和CRD300的两种CO₂移除装置。CRD200用于移除氢氧化物洗脱液和样本中存在的CO₂并且放置于抑制器出口与电导池入口之间。提供更大CO₂移除量的该CRD300主要是用于碳酸盐洗脱液并且也放置于抑制器出口与电导池入口之间。CRD200和CRD300两者都在纤维外部上使用一种液体或气体流以在碳酸从该纤维内部扩散到外部时将其移除。这个液体或气体流(再生剂)防止碳酸累积在该纤维膜外部上。CRD200和CRD300使用一个经泵送的外部化学再生剂(碱)或一个真空泵移除碳酸盐。该碱再生剂促进碳酸扩散穿过纤维膜，因为碳酸(二氧化碳)在碱中容易溶解。当该碱再生剂通过脱碳酸腔室时，碱被碳酸盐污染并且随后变成废弃物。由此，在这一系统中使用定期的碱再生。

发明概述

本发明的一个实施例为一种电解式CO₂移除装置，包括

(a)一个包括碱性介质的碱性腔室，该碱性介质包含一种水性阳离子氢氧化物溶液；

(b)一个实质上阻断水通过的可渗透CO₂的屏障，所述碱性介质在所述可透过CO₂的屏障的一侧上；

(c)一个液体样本流的流动通道，该液体样本流的流动通道在所述可渗透CO₂的屏障的与所述碱性腔室相反的一侧上，并且具有一个入口和一个出口；

(d)一个第一阴离子交换膜，该第一阴离子交换膜在所述碱性腔室的一侧上；

(e)一个第二阴离子交换膜，该第二阴离子交换膜在所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上；

(f)一个第一电极，该第一电极在所述第一阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上；以及

(g)一个第二电极，该第二电极在所述第二阴离子交换膜的与所述碱性介质不同的一侧上。

另一实施例为一种用于从一个水性液体样本流中移除CO₂的方法，所述方法包括

(a)使所述含有CO₂的水性液体样本流从包括了包含一种水性阳离子氢氧化物溶液的一种碱性介质的一个碱性腔室流过一个电解式CO₂移除装置中在一个可透过CO₂的屏障的一侧上的一个液体样本流的流动通道，所述可透过CO₂的屏障允许CO₂气体通过但实质上阻挡水通过；以及

(b)使一股电流通过所述碱性腔室的一侧上的一个第一阴离子交换膜，该电流是从所述第一阴离子交换膜的与所述碱性腔室相反的一侧上的一个阴极，所述电流通过所述碱性腔室和所述碱性腔室的与所述第一阴离子交换膜相反的一侧上的一个第二阴离子交换膜到所述碱性腔室的与所述第二阴离子交换膜相反的一侧上的一个阳极，以再生所述碱性介质。

附图简要说明

图1-8是根据本发明的装置的示意性图示。