Método de calibración para un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total.

Método para la calibración de al menos un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total (TOC)de una disolución acuosa,

en particular agua ultrapura, midiendo la resistividad de dicha disolución a unatemperatura dada, después de la oxidación del carbono que contiene a CO2, comprendiendo dicho método al menosla siguiente serie de etapas, en presencia de un analizador de TOC de referencia:

Método de calibración para un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total

La presente solicitud de patente se refiere a la calibración de al menos un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total (TOC) de una disolución acuosa, particularmente agua ultrapura.

En general, la medida del contenido de carbono orgánico total (TOC) en disoluciones acuosas a bajas concentraciones de detección (es decir, unas pocas decenas o incluso unos pocos cientos de ppb) se lleva a cabo mediante un dispositivo de medida específico. En este dispositivo, una primera etapa del procedimiento es en general la oxidación de la disolución acuosa de la cual se desea medir el contenido de TOC, usualmente en presencia de una fuente de radiación UV (por ejemplo a 185 nm) , lo cual conduce a una conversión de los compuestos orgánicos en CO2. Esta primera etapa también puede llevarse a cabo por fotocatálisis o por otro método de generación de ozono. Es seguida por una segunda etapa de detección de las moléculas de CO2, usualmente midiendo la resistividad (o conductividad) en general acoplada con una medida de la temperatura. La oxidación completa de la primera etapa se detecta mediante una modificación en la medida de la conductividad tomada entre los electrodos, acoplada con la implantación de una serie compleja de algoritmos. Un procesador (o Unidad Central de Procesado (CPU) ) controla la serie de detectores y realiza los cálculos apropiados. Esto hace posible obtener una medida del contenido de TOC en función del valor de la resistividad medido al final de la oxidación.

Estos dispositivos de medida tienen que calibrarse (es decir, normalizarse) regularmente, típicamente con una frecuencia de una vez por año. En el estado de la técnica, el calibrado de la resistividad se lleva usualmente a cabo mediante dos medidas, una en presencia de agua ultrapura, que establece una resistividad de 18, 2 M!.cm para un valor equivalente de TOC de cero, y la otra en presencia de agua saturada con CO2, que establece una resistividad de 1 M!.cm para un valor equivalente de TOC de 200 ppb. Esto hace posible representar una curva de calibrado lineal. Una comparación con respecto a un analizador de TOC de referencia, usualmente en presencia de una disolución de metanol de 200 ppb, permite comprobar este método de calibrado.

Los problemas planteados por este método de calibrado son, por una parte, la supuesta linealidad de la curva de calibrado, y por otra parte, la limitación a un intervalo de 0 a 200 ppb del contenido de TOC, el cual se extrapola hasta 500 ppb sin un alto grado de fiabilidad. Sin embargo, las normas, en particular en la industria farmacéutica, imponen una medida del contenido de TOC que sea tan fiable como sea posible hasta un valor de 500 ppb. La extrapolación según el estado de la técnica, para valores de TOC de 200 a 500 ppb, no es suficientemente fiable para ser aceptable.

Por otra parte, en la práctica, surge un problema del hecho de que las disoluciones de calibrado disponibles en el mercado no incluyen una disolución de agua que tenga una resistividad menor que 18, 2 M!.cm. Similarmente, una disolución de un compuesto orgánico fácilmente oxidable, tal como un alcohol, que tenga una baja concentración de dicho compuesto, es fácilmente contaminada por el CO2 del aire, reduciendo notablemente la fiabilidad de un pequeño contenido de TOC en esta disolución.

Finalmente, la necesidad de manejar CO2 gaseoso y gestionar su disolución en agua pura impide que este método de calibrado sea adaptado para su uso in situ. De hecho, el uso de este método es engañoso, y el equipo es relativamente voluminoso. Como resultado, este método puede ser complejo de implantar y no flexible en su uso.

El calibrado de un sistema de conductividad para la determinación de la calidad del agua, donde un sensor es calibrado frente a un sensor ya calibrado en la misma disolución, es conocido por el trabajo de A.C. Bevilacqua: “Calibration and performance of a conductivity system to meet USP23”, Interphex West 1996, San Diego.

La presente solicitud de patente tiene por objetivo remediar los inconvenientes de la técnica anterior, y en particular implantar un método de calibrado que no tenga los inconvenientes de la técnica anterior.

Con este fin, la invención se refiere a un método para la calibración de al menos un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total (TOC) de una disolución acuosa, en particular agua ultrapura, midiendo después de la oxidación del carbono que contiene a CO2 la resistividad de dicha disolución a una temperatura dada, comprendiendo dicho método al menos la siguiente serie de etapas, en presencia de un analizador de TOC de referencia:

(a) Producir un punto de calibrado midiendo la resistividad del agua ultrapura usando el dispositivo de medida y el analizador de TOC, teniendo la resistividad un valor establecido igual a 18, 2 M!.cm para un valor equivalente de TOC de cero,

(b) Producir una pluralidad de puntos de calibrado, correspondiendo cada punto de calibrado a una medida de la resistividad de una disolución de un compuesto fotooxidable en agua ultrapura, que tiene un contenido dado de compuesto fotooxidable, en general de 0 a 500 ppb, habiendo sido oxidada dicha disolución de compuesto fotooxidable, realizándose medidas de resistividad mediante el dispositivo de medida y mediante el analizador de TOC, haciendo estos puntos de calibrado posible establecer una correlación entre los valores de resistividad medidos por el dispositivo de medida de TOC y los medidos por el analizador de TOC; y

(c) Corregir con el fin de calibrar el dispositivo de medida de TOC mediante al menos un algoritmo, sobre la base de las medidas llevadas a cabo en la etapa previa.

Ventajosamente, este método puede usarse in situ.

La disolución fotooxidable tiene, en general, que ser completamente oxidada.

Por otra parte, el uso de una curva de calibrado construida sobre la base de una pluralidad de puntos, hace posible mejorar apreciablemente la calidad del método de calibrado, en particular en el intervalo de 0 a 200 ppb, pero también en el intervalo de 200 a 500 ppb.

Ventajosamente, según la invención, es posible llevar a cabo un calibrado para un contenido de TOC de 0 a 1000 ppb, preferiblemente de 0 a 500 ppb, más preferiblemente 2 a 500 ppb, incluso más preferiblemente 3 a 500 ppb. Por ejemplo, es posible llevar a cabo un calibrado para un valor de 0 a 200 ppb. Esto hace ventajosamente posible aumentar la fiabilidad de las medidas de contenido de TOC mediante el dispositivo de medida calibrado según el método de la invención, bastante particularmente en el intervalo de 200 a 500 ppb, pero también de 2 a 500 ppb, o incluso de 3 a 500 ppb.

Según la invención, por agua ultrapura se quiere decir un agua que esencialmente sólo contiene moléculas de H2O y H+ y OH-en equilibrio (por autoprotólisis del agua) , en una concentración de 10-7 mol/L a 25°C. En general, tal agua se usa en la industria electrónica y en la industria farmacéutica.

Preferiblemente, el método según la invención comprende una etapa (d) tras la etapa (c) , siendo dicha etapa (d) una etapa de comprobación del contenido de TOC medido mediante el dispositivo de medida en presencia de una disolución acuosa de un compuesto orgánico que tenga un contenido dado de TOC, en general comprendido en el intervalo de 0 a 500 ppb.

El compuesto de la etapa (b) es fotooxidable en las condiciones de implantación de la etapa (b) , como sabe un experto en la técnica. También puede describirse como "fácilmente fotooxidable". En una realización de la invención, el compuesto de la etapa (b) se selecciona a partir de alcoholes y sacarosa, preferiblemente dicho compuesto es metanol o etanol, e incluso más preferiblemente dicho compuesto es metanol.

Según el método de la invención, puede llevarse a cabo el calibrado simultáneo de al menos dos dispositivos diferentes de medida de TOC. En este caso, un segundo dispositivo se coloca en general en paralelo con el primer dispositivo, en un baipás de un bucle de circulación de fluidos que pasa a través del primer dispositivo. Un procedimiento similar se usa para cualquier otro dispositivo adicional.

Según una variante de la invención, la etapa (c) comprende el uso de al menos un algoritmo que lleve a cabo una comparación entre los valores de resistividad del analizador de TOC y los medidos por el dispositivo de medida de TOC, para cada valor de TOC dado, seguida por el uso de al menos un algoritmo que restaure los valores de resistividad del dispositivo de medida de TOC en función de los valores de resistividad de referencia proporcionados... [Seguir leyendo]

1. Método para la calibración de al menos un dispositivo para medir el contenido de carbono orgánico total (TOC) de una disolución acuosa, en particular agua ultrapura, midiendo la resistividad de dicha disolución a una temperatura dada, después de la oxidación del carbono que contiene a CO2, comprendiendo dicho método al menos la siguiente serie de etapas, en presencia de un analizador de TOC de referencia:

a. Producir un punto de calibrado midiendo la resistividad del agua ultrapura usando el dispositivo de medida y el analizador de referencia de TOC, teniendo la resistividad un valor establecido igual a 18, 2 M!.cm para un valor equivalente de TOC de cero,

b. Producir una pluralidad de puntos de calibrado, estando comprendido el número de puntos de calibrado dentro del intervalo de 5 a 35, preferiblemente de 15 a 35, incluso más preferiblemente de 18 a 22, correspondiendo cada punto de calibrado a una medida de la resistividad de una disolución de un compuesto fotooxidable en agua ultrapura, teniendo un contenido dado de compuesto fotooxidable, habiendo dicha disolución de compuesto fotooxidable sido oxidada, llevándose las medidas de resistividad a cabo mediante el dispositivo de medida y por el analizador de TOC de referencia, haciendo posible estos puntos de calibrado establecer una correlación entre los valores de resistividad medidos por el dispositivo de medida de TOC y los medidos por el analizador de TOC de referencia; y

c. Corregir el dispositivo de medida de TOC con fines de calibración mediante al menos un algoritmo, sobre la base de las medidas llevadas a cabo en la etapa previa;

Comprendiendo dicha etapa (c) el uso de al menos un algoritmo que lleve a cabo una comparación entre los valores de resistividad del analizador de TOC de referencia y los medidos por el dispositivo de medida de TOC, para cada valor de TOC dado, seguido por el uso de al menos un algoritmo que restaure los valores de resistividad del dispositivo de medida de TOC en función de los valores de resistividad de referencia dados por el analizador de TOC de referencia.

2. Método según la reivindicación previa, tal que comprende una etapa (d) que sigue a la etapa (c) , siendo dicha etapa (d) una etapa de comprobación del contenido de TOC medido mediante el dispositivo de medida en presencia de una disolución acuosa de un compuesto orgánico que tiene un contenido dado de TOC, en general comprendido en el intervalo de 0 a 500 ppb.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, tal que el compuesto de la etapa (b) se escoge de los alcoholes y sacarosa, preferiblemente dicho compuesto es metanol o etanol, e incluso más preferiblemente dicho compuesto es metanol.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, tal que se lleva a cabo el calibrado simultáneo de al menos dos diferentes dispositivos de medida de TOC.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, tal que la oxidación se produce usando al menos una fuente de radiación UV, fuente de radiación UV que opera dentro de un intervalo de 120 a 400 nm.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, tal que se lleva a cabo un calibrado para un contenido de TOC de 0 a 1000 ppb, preferiblemente de 0 a 500 ppb, más preferiblemente de 2 a 500 ppb, incluso más preferiblemente de 3 a 500 ppb.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, tal que se circula cualquier disolución, cuya resistividad se mide dentro del dispositivo de medida y dentro del analizador de referencia de TOC, en el mismo circuito cerrado de circulación de fluidos.

8. Método según la reivindicación previa, tal que dicho circuito cerrado está equipado con al menos un medio de desionización o incluso descontaminación, tal como una resina de intercambio de iones y/o carbón activado.

9. Dispositivo de calibración, que al menos comprende un circuito cerrado de circulación de fluidos, al menos un analizador de referencia de TOC, y al menos un procesador que al menos comprende un algoritmo el cual lleva a cabo una comparación entre los valores de resistividad del analizador de referencia de TOC y los medidos por el dispositivo de medida de TOC para cada valor de TOC dado, y al menos un algoritmo que restaura los valores de resistividad del dispositivo de medida de TOC en función de los valores de resistividad de referencia dados por el analizador de referencia de TOC, donde el procesador comprende tres módulos; A, B y C:

-Módulo A, el cual recibe los datos medidos de TOC del analizador de referencia y el dispositivo de medida a ser calibrado, módulo A que lleva a cabo la conversión del contenido de TOC en resistividad;

-Módulo B, el cual recibe los datos de resistividad calculados por el módulo A, así como los datos de resistividad del analizador de referencia y del dispositivo de medida a ser calibrado, módulo B que lleva a cabo la selección, o 5 filtración, de los puntos de resistividad en función del intervalo de resistividad medidos; y,

-Módulo C, el cual se refiere al modelado polinómico, módulo C que establece la correlación entre los valores medidos mediante el dispositivo de medida a ser calibrado y los medidos por el analizador de TOC de referencia, estando el número de puntos de calibrado dentro de un intervalo de 5 a 35, y proporcionando coeficientes de calibrado de una tabla de resistividades de calibrado proporcionada por el módulo B.

10. Dispositivo según la reivindicación previa, que al menos comprende un cartucho de resina de intercambio de iones y/o carbón activado.