什么是TOC?
总有机碳测量样品中有机污染物的量。TOC分析(xī)在全球范围内不断进行,它对人类的安全和繁衍至关重要。有机污染会降低离子交换能力(lì),诱发不良生物生长,使处理过的水不能安全使用,且(qiě)水处理会产生有害副产品,因此TOC分析有助(zhù)于市政(zhèng)确定其过程的有效性。
如何测量TOC?
简而言之,TOC分析仪的工作(zuò)是将有机化合物氧化成(chéng)CO2,并测量产生的(de)CO2量。无论哪种氧化技术,TOC都必须通过测量或去除样品总碳(TC)中的各种组分(fèn)来确(què)定。这些组分定(dìng)义如下:
总有机碳(TOC) - 有(yǒu)机分子中以共价键合的所有碳原子
无机碳(IC) - 碳酸盐、碳酸氢盐和溶解(jiě)CO2
溶解有机碳(DOC) - 通过0.45μm孔径过滤器的TOC组分(fèn)
悬(xuán)浮有机碳(也(yě)称为颗粒有机碳) - 0.45μm过滤器截留的TOC组(zǔ)分
可吹除有机碳(POC,有时称为挥发性有机碳) - 在特定条(tiáo)件下,通(tōng)过(guò)气(qì)提从水溶液中去除的TOC组分
不可吹除(chú)有机碳(NPOC) - 气提(tí)去除的TOC组分。在大多数情况下,无机碳是被吹除而不是被“测定(dìng)”,在这种(zhǒng)情况下,只测定NPOC,而POC并假定(dìng)为可忽(hū)略。
该图直(zhí)观地展(zhǎn)示了TC的组分如何划分的:

其他重要术语
试剂空白(bái) –在不引入样品或标准品的情(qíng)况下,由含有试剂的分析结果产生的检测器响应。这种反应由试剂、气(qì)体、消解容器和/或管(guǎn)道中(zhōng)的碳污染引起的。
标准- 添加任何已知碳量的样(yàng)品
水空白品或仪器(qì)方法空白 - 分析仪对水中碳含量的响应。在校准期间,通过使用水作为零浓度标准来测量。

测定TOC
总有机碳由(yóu)有机分子中的所有碳原子组成。具体而言,这(zhè)是在去除无机碳后,有机化合物中通过氧化转化为二氧化碳的所有碳的测量。测定TOC的两种最常(cháng)见的技术是减法测定TOC和吹除(chú)测定TOC。
在减法测定TOC中,测量IC并从测得的TC中减去IC:

减法(fǎ)测定TOC的优点(diǎn)是POC的损失最小。然而(ér),这种技术有(yǒu)几个缺点。与吹除测定TOC相比,减法测定TOC处理量(liàng)较差,因为该方法一个TOC结果需要两(liǎng)次分析。该技术不应(yīng)用于高含量的IC的样品,其中IC含量超过预期TOC结果的50%。
在(zài)吹(chuī)除测定TOC中,在进行任何测量之前,从样品中吹除IC。在这种技术(shù)中,如果POC可以(yǐ)忽略,则TOC等(děng)于NPOC。由于这(zhè)个原因,吹除测定TOC有时称为NPOC技术。

吹除测定TOC比减法测(cè)定TOC更快,因为它只需要一次分(fèn)析就能确定TOC。对于含(hán)有大量IC的样品,它具(jù)有的准确度最高,而(ér)且由于没有减去IC产生的干扰(rǎo),总体精度更高,这种技术的缺点是不测量(liàng)POC。
主(zhǔ)要(yào)步骤
TOC分析(xī)可分为四个主要步骤:样品引入、氧化、检测和显示。其中每个步骤(zhòu)有几(jǐ)种选择;这最终取决于所使用的TOC分(fèn)析仪。
样品引(yǐn)入
一个简单吸管系统可用于每(měi)次样品引入。或者可以使用配套的(de)自动进样器,使用户可以将多个(gè)样品加载到一个序列中进(jìn)行分析。如果TOC分析仪是在线TOC分析仪,那(nà)么它直接连接到水泵系统,并在设定的时间间隔(gé)自动(dòng)收集样品进行分析(xī)。
氧化
几种经批准的标准方法用于测量TOC,包括湿化学过(guò)硫(liú)酸盐氧化和高温催化氧化(燃烧)。湿化学TOC分(fèn)析包括(kuò)通过(guò)催化剂和加热或UV灯将有(yǒu)机碳(tàn)氧化成(chéng)CO 2。湿化学氧化的这两个分步骤是加(jiā)热过硫酸盐和过硫酸盐- UV。TOC分析的(de)燃烧法包括将样品注入装有氧化(huà)催化剂的加热反应室。SM 5310B包含燃烧TOC,而SM 5310C包含加热过硫酸盐和过(guò)硫酸盐-UV方法(fǎ)。
检测(cè)
在TOC分析中,检测通常通过(guò)固态非色散红外(wài)检测器(NDIR)来测量样(yàng)品中(zhōng)的有机物含量(liàng)。NDIR的工作原理是让红外光(guāng)束穿过(guò)含有CO 2样品气体的样品室。然(rán)后测量样品在特(tè)定波(bō)长范围内吸收的红外线(xiàn)量。例如,CO 2吸收的红外波长范围4.26 μm。
显示
最(zuì)后,显示是指如何将检测步骤中获得的数据可视化。这一(yī)步极大地受益于21世纪的技术革命。许多TOC分析仪配有内部计算机和触摸屏界(jiè)面(miàn),或者由外部PC上的软件控制。
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