總有機(jī)碳分析儀

1　TOC意義

　　TOC表示污水中總有機(jī)碳的含量，也是表征水體受有機(jī)物污染程度的一個(gè)指標(biāo)用TOC、TOD法所測(cè)定的理論值準(zhǔn)確度高，是對(duì)水質(zhì)各指標(biāo)測(cè)定中不可缺少的方法

2　原理和方法

　　下面針對(duì)TOC儀器的測(cè)定原理、TOC分析方法及分析的步驟進(jìn)行介紹。

　　測(cè)定原理

　　總有機(jī)碳（TOC），由專門(mén)的儀器——總有機(jī)碳分析儀（以下簡(jiǎn)稱TOC分析儀）來(lái)測(cè)定。TOC分析儀，是將水溶液中的總有機(jī)碳氧化為二氧化碳，并且測(cè)定其含量。利用二氧化碳與總有機(jī)碳之間碳含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而對(duì)水溶液中總有機(jī)碳進(jìn)行定量測(cè)定。

　　市面上常見(jiàn)的TOC分析儀都有兩大基本功能：第一，首先將水中的總有機(jī)碳充分氧化，生成二氧化碳CO2；第二，測(cè)試新產(chǎn)生的CO2.不同品牌和型號(hào)的TOC分析儀的區(qū)別在于實(shí)現(xiàn)這兩大基本功能的方法不同。常用的氧化技術(shù)有：燃燒氧化法、紫外線氧化法以及超臨界氧化法；而對(duì)CO2的檢測(cè)方法又分：非分散紅外線檢測(cè)，直接電導(dǎo)率檢測(cè)以及選擇性薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)。

　　紫外線氧化法

　　使用UV燈照射待測(cè)水樣，水會(huì)分解成羥基和氫基，羥基和氧化物結(jié)合會(huì)生成CO2和水，然后檢測(cè)新生成的CO2即可計(jì)算出總有機(jī)碳含量。在使用紫外線氧化法時(shí)，通過(guò)添加二氧化鈦，過(guò)硫酸鹽等可以提高氧化能力。紫外線氧化法的優(yōu)點(diǎn)是氧化效率高，保養(yǎng)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是UV燈管需要定期更換。

　　燃燒氧化法

　　其中燃燒氧化—非分散紅外吸收法優(yōu)勢(shì)是只需一次性轉(zhuǎn)化，流程簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、靈敏度高，缺點(diǎn)是探測(cè)器需頻繁校準(zhǔn)，體積大及預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)，必須使用酸、催化劑和載氣。

　　TOC分析儀主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：進(jìn)樣口、無(wú)機(jī)碳反應(yīng)器、有機(jī)碳氧化反應(yīng)（或是總碳氧化反應(yīng)器）、氣液分離器、非分光紅外CO2分析器、數(shù)據(jù)處理部分。

　　燃燒氧化—非分散紅外吸收法，按測(cè)定TOC值的不同原理又可分為差減法和直接法兩種。

　?、辈顪p法測(cè)定TOC值的方法原理

　　水樣分別被注入高溫燃燒管（900℃）和低溫反應(yīng)管（150℃）中。經(jīng)高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧化，使有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)碳酸鹽均轉(zhuǎn)化成為二氧化碳。經(jīng)反應(yīng)管的水樣受酸化而使無(wú)機(jī)碳酸鹽分解成為二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次導(dǎo)入非分散紅外檢測(cè)器，從而分別測(cè)得水中的總碳（TC）和無(wú)機(jī)碳（IC）?？偺寂c無(wú)機(jī)碳之差值，即為總有機(jī)碳（TOC）。

　?、仓苯臃y(cè)定TOC值的方法原理

　　將水樣酸化后曝氣，使各種碳酸鹽分解生成二氧化碳而驅(qū)除后，再注入高溫燃燒管中，可直接測(cè)定總有機(jī)碳。但由于在曝氣過(guò)程中會(huì)造成水樣中揮發(fā)性有機(jī)物的損失而產(chǎn)生測(cè)定誤差，因此其測(cè)定結(jié)果只是不可吹出的有機(jī)碳值。

　　超臨界水氧化法

　　超零界水氧化（SupercriticalWaterOxidation—SCWO）技術(shù)原先被用于處理大體積廢水、污泥和被污染過(guò)的土壤。GE是首家將這種技術(shù)運(yùn)用于商業(yè)實(shí)驗(yàn)室TOC分析儀的公司，當(dāng)溫度和壓力高于水的臨界點(diǎn)（375°C和3,200psi）時(shí)，有機(jī)廢物迅速被水中的氧化劑徹底氧化。超臨界水的特性均可以使有機(jī)碳極高效、快速地氧化為二氧化碳，即便存在使用非超臨界氧化方式時(shí)會(huì)造成負(fù)干擾的氯化物及其他無(wú)機(jī)物也無(wú)妨。而且使用SCWO技術(shù)的TOC分析儀對(duì)維護(hù)和校準(zhǔn)的要求也不高。超臨界水氧化法的優(yōu)點(diǎn)在于氧化完全迅速，可以耐受高鹽份化合物；缺點(diǎn)是不能檢測(cè)低TOC濃度的水樣。

　　電導(dǎo)率檢測(cè)法

　　TOC電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)能夠測(cè)量液態(tài)的CO2。業(yè)界采用的主要有兩種電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)：一種是直接電導(dǎo)率法，另外一種是薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)法（又稱選擇性電導(dǎo)率法）。采用兩種電導(dǎo)率法的TOC分析儀校驗(yàn)結(jié)果都很穩(wěn)定，檢測(cè)精度高。這兩種技術(shù)最主要的區(qū)別在于，直接電導(dǎo)率法比較容易受雜酸性，鹵化有機(jī)物等的干擾；而薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)抗干擾性更佳。

　　薄膜電導(dǎo)率檢測(cè)法是GETOC分析儀使用較多的檢測(cè)方法，TOC分析儀使用的膜能防止雜離子的通過(guò)，確保檢測(cè)的只是CO2的含量，從而使TOC的讀數(shù)更為精確。

　　TOC分析步驟

　?、痹噭?zhǔn)備

　　⑴鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）：基準(zhǔn)試劑

　?、茻o(wú)水碳酸鈉：基準(zhǔn)試劑

　?、翘妓釟溻c：基準(zhǔn)試劑

　?、葻o(wú)二氧化碳蒸餾水

　?、矘?biāo)準(zhǔn)貯備液的制備

　　⑴有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取干燥后的適量KHC8H4O4，用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L碳。

　?、茻o(wú)機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取干燥后適量比例的碳酸鈉和碳酸氫鈉，用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L無(wú)機(jī)碳。

　?、秤袡C(jī)碳、無(wú)機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

　　從各自的貯備液中按要求稀釋得來(lái)。

　?、葱?zhǔn)曲線的繪制

　　由標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋成不同濃度的有機(jī)碳、無(wú)機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，分別注入燃燒管和反應(yīng)管，測(cè)量記錄儀上的吸收峰高，與對(duì)應(yīng)的濃度作圖，繪制校準(zhǔn)曲線。

　?、邓畼訙y(cè)定

　　取適量水樣注入TOC儀器進(jìn)行測(cè)定，所得峰高從標(biāo)準(zhǔn)曲線上可讀出相應(yīng)的濃度，或由儀器自動(dòng)計(jì)算出結(jié)果。

　?、队?jì)算

　　差減法：總有機(jī)碳（mg/L）=總碳－無(wú)機(jī)碳

　　直接法：總有機(jī)碳（mg/L）=總碳

3　應(yīng)用

　　水中有機(jī)物的污染情況被越來(lái)越重視。TOC的檢測(cè)必不可少，各種類型的TOC分析儀器在這些部門(mén)也得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　TOC分析儀/TOC測(cè)定儀由兩部分組成，高溫消解裝置，分析裝置

　　CE-440有機(jī)元素分析儀

　　美國(guó)CE-440可以檢測(cè)所有有機(jī)元素物質(zhì)中的碳?xì)溲醯蛭宸N元素，還擁有專利的水平進(jìn)樣系統(tǒng)，沒(méi)有記憶效應(yīng)帶來(lái)的誤差，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的專利燃燒技術(shù)以及良好的密封系統(tǒng)，使有機(jī)元素分析儀（CE-440）每次做樣所用消耗品最少。獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)還使得有機(jī)元素分析儀（CE-440）的分析速度和精度都成為行業(yè)的翹楚。

　　操作模式：CHN,CNS,N,S,O

　　測(cè)定范圍：C:0.0002-30mgabs.(or100%)

　　H:0.001-30mgabs.(or100%)

　　N:0.001-20mgabs.(or100%)

　　S:0.003-10mgabs.(or100%)

　　標(biāo)準(zhǔn)偏差：≤0.1%

　　樣品稱樣：0.001~500mg

　　進(jìn)樣器：64位全自動(dòng)進(jìn)樣器/一位自動(dòng)進(jìn)樣器/手動(dòng)進(jìn)樣器

　　分解溫度：950~1200℃（錫容器燃燒時(shí)達(dá)1800℃）

　　氣體純度：He:99.995%（純度）O2：99.995%（純度）

　　測(cè)量值輸出：PC機(jī)屏幕顯示與打印機(jī)打印出完整的元素的百分含量

　　數(shù)據(jù)接口：V24/R232C標(biāo)準(zhǔn)接口

　　電源：110/220V，50HZ

　　主要特點(diǎn)

　?、豹?dú)特的水平燃燒系統(tǒng)，沒(méi)有樣品的沉積，大大降低了連續(xù)做樣由于樣品沉積帶來(lái)記憶效應(yīng)的誤差.

　?、矊＠膭?dòng)態(tài)燃燒和靜態(tài)燃燒技術(shù)，使得所有樣品都能夠燃燒充分，從而得到可靠的數(shù)據(jù).

　?、唱?dú)有的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)

　?、次ㄒ灰慌_(tái)采用獨(dú)立的三組熱導(dǎo)檢測(cè)器，單獨(dú)測(cè)量各個(gè)元素含量，使得該儀器具有非常好的線性響應(yīng)及超高的精密度和準(zhǔn)確度。

　?、捣治鏊俣瓤?ndash;每次樣品分析時(shí)間少于5分鐘。

　?、禖/H/N/O/S的精度都能夠同時(shí)滿足0.1%精度要求.五種元素都采用先進(jìn)的熱導(dǎo)檢測(cè)技術(shù).

　?、啡軇?，載氣消耗量少–節(jié)省成本費(fèi)用，平均一次做樣成本最低。