守護水質安全的關鍵：一文讀懂 TOC 分析的重要性與核心技術

守護水質安全的關鍵：一文讀懂 TOC 分析的重要性與核心技術

什么是TOC？

總有機碳測量樣品中有機污染物的量。TOC分析在全球范圍內不斷進行，它對人類的安全和繁衍至關重要。有機污染會降低離子交換能力，誘發不良生物生長，使處理過的水不能安全使用，且水處理會產生有害副產品，因此TOC分析有助于市政確定其過程的有效性。

如何測量TOC？

簡而言之，TOC分析儀的工作是將有機化合物氧化成CO2，并測量產生的CO2量。無論哪種氧化技術，TOC都必須通過測量或去除樣品總碳（TC）中的各種組分來確定。這些組分定義如下：

• 總有機碳（TOC） - 有機分子中以共價鍵合的所有碳原子

• 無機碳（IC） - 碳酸鹽、碳酸氫鹽和溶解CO2

• 溶解有機碳（DOC） - 通過0.45μm孔徑過濾器的TOC組分

• 懸浮有機碳（也稱為顆粒有機碳） - 0.45μm過濾器截留的TOC組分

• 可吹除有機碳（POC，有時稱為揮發性有機碳） - 在特定條件下，通過氣提從水溶液中去除的TOC組分

• 不可吹除有機碳（NPOC） - 氣提去除的TOC組分。在大多數情況下，無機碳是被吹除而不是被“測定"，在這種情況下，只測定NPOC，而POC并假定為可忽略。

該圖直觀地展示了TC的組分如何劃分的：

其他重要術語

試劑空白 –在不引入樣品或標準品的情況下，由含有試劑的分析結果產生的檢測器響應。這種反應由試劑、氣體、消解容器和/或管道中的碳污染引起的。
標準- 添加任何已知碳量的樣品
水空白品或儀器方法空白 -分析儀對水中碳含量的響應。在校準期間，通過使用水作為零濃度標準來測量。

測定TOC

總有機碳由有機分子中的所有碳原子組成。具體而言，這是在去除無機碳后，有機化合物中通過氧化轉化為二氧化碳的所有碳的測量。測定TOC的兩種最常見的技術是減法測定TOC和吹除測定TOC。

在減法測定TOC中，測量IC并從測得的TC中減去IC：

減法測定TOC的優點是POC的損失最小。然而，這種技術有幾個缺點。與吹除測定TOC相比，減法測定TOC處理量較差，因為該方法一個TOC結果需要兩次分析。該技術不應用于高含量的IC的樣品，其中IC含量超過預期TOC結果的50%。

在吹除測定TOC中，在進行任何測量之前，從樣品中吹除IC。在這種技術中，如果POC可以忽略，則TOC等于NPOC。由于這個原因，吹除測定TOC有時稱為NPOC技術。

吹除測定TOC比減法測定TOC更快，因為它只需要一次分析就能確定TOC。對于含有大量IC的樣品，它具有的準確度最高，而且由于沒有減去IC產生的干擾，總體精度更高，這種技術的缺點是不測量POC。

主要步驟

TOC分析可分為四個主要步驟：樣品引入、氧化、檢測和顯示。其中每個步驟有幾種選擇；這最終取決于所使用的TOC分析儀。

樣品引入

一個簡單吸管系統可用于每次樣品引入。或者可以使用配套的自動進樣器，使用戶可以將多個樣品加載到一個序列中進行分析。如果TOC分析儀是在線TOC分析儀，那么它直接連接到水泵系統，并在設定的時間間隔自動收集樣品進行分析。

氧化

幾種經批準的標準方法用于測量TOC，包括濕化學過硫酸鹽氧化和高溫催化氧化（燃燒）。濕化學TOC分析包括通過催化劑和加熱或UV燈將有機碳氧化成CO 2。濕化學氧化的這兩個分步驟是加熱過硫酸鹽和過硫酸鹽- UV。TOC分析的燃燒法包括將樣品注入裝有氧化催化劑的加熱反應室。SM 5310B包含燃燒TOC，而SM 5310C包含加熱過硫酸鹽和過硫酸鹽-UV方法。

檢測

在TOC分析中，檢測通常通過固態非色散紅外檢測器（NDIR）來測量樣品中的有機物含量。NDIR的工作原理是讓紅外光束穿過含有CO 2樣品氣體的樣品室。然后測量樣品在特定波長范圍內吸收的紅外線量。例如，CO 2吸收的紅外波長范圍4.26 μm。

顯示

最后，顯示是指如何將檢測步驟中獲得的數據可視化。這一步極大地受益于21世紀的技術革命。許多TOC分析儀配有內部計算機和觸摸屏界面，或者由外部PC上的軟件控制。