总有机碳分析仪的工作原理与应用
发布时间：2019-10-26作者：admin来源：点击：次
生活离不开水, 如果水中有机污染物过多, 将直接影响水体的质量, 对人们的生活和生产造成危害, 而TOC作为评价水中有机污染程度的一项重要参考指标越来越受到重视。
总有机碳分析仪是一种快速准确地测量水样中的总有机碳含量的仪器。由于其流程简便、快速、准确、重线性好、灵敏度高、无二次污染的优点, 被广泛地应用在地表水、饮用水、海水、工业用水、制药用水等有机物含量的测定, 已经成为世界上水质量控制的主要检测手段。
1 总有机碳分析仪的工作原理
总有机碳分析仪是将水溶液中的有机物中的碳氧化为二氧化碳, 利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系, 对水溶液中总有机碳进行定量测定。TOC的测定有紫外法和燃烧法, 紫外法用于纯水等TOC含量较低的样品, 常规检测采用燃烧法。燃烧法测定总有机碳分差减法和直接法两种。
1.1 差减法测定TOC值的方法原理
样品分别注入到装有催化剂的TC燃烧管和TC管中。IC燃烧管加热至680度, 样品在燃烧管内燃烧, 使有机化合物和无机碳盐中碳氧化为二氧化碳;注入到IC管中的水样通入磷酸, 无机碳分解为二氧化碳。两次生成的二氧化碳依导入非色散红外 (NDIR) 二氧化碳气体检测器中, 分别到样口中的总碳 (TC) 和无机碳 (IC) 的值, 它们之间的差, 即为样品的总有机碳的值 (TOC) 。
1.2 直接法测定TOC值的原理
将样品用盐酸酸化后曝气, 使各种碳酸盐分解生成二氧化碳被驱除后, 再注入高温燃烧管中, 可直接测定总有机碳。但由于在曝气过程中会造成水样中可吹出有机物的损失 (POC) , 因此其测定结果只是不可吹出的有机碳值 (NPOC) 。
2 总有机碳分析仪的应用
总有机碳分析仪主要用于对水体、沉积物中的总有机碳、无机碳分析, 研究水域环境的生态系统及生物的碳循环, 提高渔业生产的产能效率, 为渔业资源及水资源的可持续利用提供必要的评价标准。
2.1 水域生态环境及生物的物质循环研究
碳是有机质的主要组成部分, 它的循环是和氮、磷等养分的循环紧密交错在一起的, 因此碳的循环实际上代表水体中全部有机物质的循环。现有很多水域出现富营养化倾向, 甚至出现蓝藻暴发, 其主要原因就是水域有机质的增多及元素之间比例的失调。
2.2 水域渔业生产力的分析研究
初级产量是地表单位面积在单位时间光合作用所产生的有机质量, 代表着太阳能在生态系统中被固定的速率, 因此正确了解水体的初级产量和决定初级产量的因素, 是提高水体生物生产力或渔业生产力的先决条件之一, 而有机碳则代表着当前水体的有机质量, 也代表水的洁净程度, 在健康的渔业生态环境中, 其洁净程度有一个范围, 有机质太少, 水就贫瘠, 鱼产量就低, 有机质太高, 就会造成富营养化, 有机质的高或低都不利于水域生态的持续良性循环。总有机碳的指标准确地反映了水体的营养类型, 从而确定其水域的生产能力, 为合理利用水体的生物资源, 必须正确估计各种水体的可能鱼产能力, 为合理放养及捕捞提供依据, 其中水域有机碳的含量是估算初级生产力的重要参数之一。
2.3 水域富营养化研究
近年来各种“水华”事件集中反映了我国在水域富营养化及修复方面研究的缺乏。水质的变化最根本原因是外在污染物的进入, 不同的污染物有其不同的碳氮比, 通过对水体及各入水口的总有机碳及碳氮比监测研究, 建立起对水体富营养化的早期预报功能, 则可极大地减少该类事件的发生。
3 使用TOC分析仪注意的事项
3.1 当样品中IC和TC的值接近时,
或者IC大于TC时, 不能用差减法, 而是采用直接法进行测定。由于天然水、公共用水和纯净水, 池塘用水等只有少量的可吹出有机物, 因此一般可以将NPOC含量当作TOC含量。
3.2 对于样品中体含有较多悬浮物的样品, 要在样品瓶里放入磁力搅拌器, 使样品混合均匀再进行测
