总有机碳分析仪测定常见水的TOC
发布时间：2019-10-26作者：admin来源：点击：次
1 TOC仪器的测定原理
总有机碳 (TOC) 是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标, 发达国家如美国主要以总有机碳指标来监测水体中的有机物含量, 日本在二十世纪七十年代初期也把TOC指标列入日本工业标准。随着的TOC技术的发展, 其测量时间进一步减少, 速度逐步满足实时性要求, 随着推广普及, 将来可能用TOC替代COD成为主要控制指标, 利用TOC与COD之间相对稳定的线性关系, 监测水体污染。而TOC由专门的仪器———总有机碳分析仪 (以下简称TOC分析仪) 来测定。TOC分析仪, 是将水溶液中的总有机碳氧化为二氧化碳, 并且测定其含量。利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系, 从而对水溶液中总有机碳进行定量测定。
大多数分析仪的工作原理是测量TOC的有机碳氧化过程中释放的二氧化碳的总量来确定有机碳的水平。然而, 这并非罕见总有机碳分析仪发现其中的作品, 或碳测量二氧化碳酸化过程中形成的无机相结合的方法使用了两种测量。
2 燃烧氧化———非分散红外吸收法
总有机碳 (TOC) 是有机物所含碳的总量, 以Cmg/L来表示。TOC的测定采用燃烧法将有机物全部氧化, 比化学需氧量 (COD) 和生化需氧量 (BOD) 更全面、准确表征有机物的总量, 我国在新的污水综合排放标准中也增加了TOC项目。目前测定TOC的总有机碳分析仪按工作原理不同, 可分为燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、气相色谱法等。其中燃烧氧化-非分散红外吸收法只需一次性转化, 流程简单、重现性好、灵敏度高, 因此这种TOC分析仪广为国内外所采用。燃烧氧化-非分散红外吸收法, 按测定TOC值的不同原理又可分为差减法和直接法两种。当水样中易挥发性有机物含量较大时, 宜用差减法测定;水样中无机碳 (IC) 含量过大时, 宜用直接法测定。通过比较差减法和直接法测定结果的差异, 结果表明对于清洁的天然水样和饮用水, 以及IC比TOC大于5倍以上的部分废水, 采用直接测定法较之差减法, 方法简便快速, 产生的误差小, 准确度和精密性更高, 完全能够满足监测技术规范要求。
2.1 差减法测定TOC值的方法原理
水样分别被注入高温燃烧管 (900℃) 和低温反应管 (150℃) 中。经高温燃烧管的水样受高温催化氧化, 使有机化合物和无机碳酸盐均转化成为二氧化碳。经反应管的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成为二氧化碳, 其所生成的二氧化碳依次导入非分散红外检测器, 从而分别测得水中的总碳 (TC) 和无机碳 (IC) 。总碳与无机碳之差值, 即为总有机碳 (TOC) 。公式为:TOC=TC-IC
2.2 直接法测定TOC值的方法原理
考虑到我国的饮用水多为硬水 (无机碳含量较高) 这一特点, 为减少误差, 提高方法的准确度, 采用燃烧氧化——非分散红外吸收直接测定法, 作为饮用水中总有机碳 (TOC) 的监测分析方法。本方法适用于饮用水中总有机碳 (TOC) 的测定, 检测限为0.50mg/L。
将水样酸化后曝气, 使各种碳酸盐分解生成二氧化碳而驱除后, 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挥发性有机物的损失而产生测定误差, 因此其测定结果只是不可吹出的有机碳值。先从样品溶液中清除无机碳, 然而在清除无机碳的过程中也会清除一些有机物, 将其收集, 并将其氧化成CO2, 这被称为挥发性有机碳 (POC) , 在样品溶液中剩下的有机物也被氧化成CO2, 并被称为非挥发性有机碳 (NPOC) , 在这种方法中, TOC是POC和NPOC的总和。
公式为:TOC=POC+NPOC
3 水样中TOC的分析步骤
3.1 试剂准备
1) 邻苯二甲酸氢钾 (KHC8H4O4) :基准试剂
2) 无水碳酸钠:基准试剂
3) 碳酸氢钠:基准试剂
4) 无二氧化碳蒸馏水
3.2 采样及样品
水样采集后, 必须贮存于棕色玻璃瓶中。常温下水样可保存24h, 如不能及时分析, 水样可加硫酸将其p H调至≤2, 于4℃冷藏, 可保存7d。
3.3 校准曲线的绘制
从测得的标准系列溶液吸收峰峰高, 减去空白试验吸收峰峰高, 得校正吸收峰峰高, 由标准系列溶液浓度与对应的校正吸收峰峰高绘制有机碳和无机碳校准曲线。亦可按线性回归方程的方法, 计算出校准曲线的直线回归方程。
3.4 水样测定
3.4.1 差减测定法
经酸比的水样, 在测定前应以氢氧化钠溶液中和至中性, 用50.00μL微量注射器 (4.3) 分别准确吸取混匀的水样20.9μg, 依次注入总碳燃烧管和无机碳反应管, 测定记录仪上出现的相应的吸收峰峰高。
3.4.2 直接测定法
将已酸化的约25m L水样移入50m L烧杯中, 在磁力搅拌器上剧烈搅拌几分钟或向烧杯中通入无二氧化碳的氮气, 以除去无机碳。吸取20μL经除去无机碳的水样注入总碳燃烧管, 测量记录仪上出现的吸收峰峰高。
3.5 计算
差减法:总有机碳 (mg/L) =总碳-无机碳
直接法:总有机碳 (mg/L) =总碳
4 TOC总有机碳分析仪在水质分析中的应用
有机碳 (TOC/DOC) 含量能很好地反映水的质量, 主要应用于监控民用和工业水处理及污水处理厂。Skalar现已在原CA10 TOC分析仪基础上改进为新的Formacs HT TOC分析仪。
Formacs HT TOC分析仪能很好地满足快速可靠测定水中碳类物和检测天然水、居民及工业水源中的有机碳浓度。样品中的总碳 (TC) 先经680~950℃催化氧化后, 有机和无机碳均转化成二氧化碳。二氧化碳很快积聚并溢出进入载气中再流过射流冷却器。然后经单色红外检测 (NDIR) 。无机碳是先把样品酸化, 使无机碳转化成二氧化碳, NDIR检测酸化过程中形成的二氧化碳量。总有机碳 (TOC) 是由总碳 (TC) 减去无机碳 (IC) 而得。不可净化的有机碳 (NPOC) 先通过空气吹酸化的样品以去除无机碳成分后之间自建直接检测TOC。可净化有机碳 (POC) 值为TOC减去NPOC。
