ICTOC分析原理

总有机碳分析仪TOC—TotalOrganicCarbonAnalyzer岛津国际贸易（上海）有限公司第二章TOC的应用3内容1.环境分析2.制药工业3.电子工业4.其他工业41环境分析BOD和COD是表示水中有机污染的传统指标。废水的有机参数总有机碳（TOC）生物耗氧量（BOD）化学耗氧量（COD）总耗氧量（TOD）5BOD生物耗氧量（BiologicalOxygenDemand）测定有机物质生物降解所需要的氧。其他反应（硫化物，亚铁，各种形态的氮）需要的氧。用氧化方法测定，然后使用碘量/滴定。耗时3-5天得到结果。结果会受到微生物和样品组分之间相互作用的影响。6COD化学耗氧量（ChemicalOxygenDemand）相当于有机物质经强化学氧化剂氧化所需要的氧（例如重铬酸盐，高锰酸盐）。滴定或量热法测定。卤素对结果有干扰。可加有毒的HgSO4解决。7TOC与BOD或COD之间的相关关系TOC分析可作为监控BOD和COD的补充技术。TOC—快速技术。因此，适合用作监控技术，以便尽快采取补救措施。TOC与COD及BOD之间没有普遍的相关关系。在工业废水中，TOC和COD常常有很高的线性相关关系。8TOC和COD之间的相关关系样品相关系数线性方程测定次数纺织厂0.943y=2.01x+0.876饮料(啤酒)0.989y=3.68x-4.67废水0.834y=4.11x-55.18染料厂0.860y=1.76x+118.95化工厂A0.973y=3.71x-6.59化工厂B0.982y=2.14-20.517使用上述经验公式，TOC值可以转换成COD或BOD。9环境中的应用（1）城市上下水来自地下、地表、海洋等的原水废水、污水、垃圾沥出液等工业和城市工厂排放废水的质量监控德国法律规定，测定固体废弃物中TOC的等级，以便决定倾倒的级别。规定要求在干的残渣中TOC含量1%处置级别1；2%处置级别2。10饮用水饮用水的生产中使用添加剂如氯、二氧化氯和臭氧。这些化合物与原水中存在的有机化合物结合，产生致癌的三卤甲烷。成品水中三卤甲烷不能超过0.025ppm。TOC也测定其中的微生物，如E.大肠菌、大肠杆菌等。环境中的应用11饮用水国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-85国家卫生部发布1985年８月16日发布，1986年10月1日实施有机污染物仅有两项挥发酚类（以苯酚计）≤0.002mg/L阴离子合成洗涤剂≤0.3mg/L12城市供水建设部标准《城市供水水质标准》CJ/T206-2005国家建设部发布2005年2月5日发布，2005年6月1日实施对象：自来水城市公共集中式供水自建设施供水二次供水新增TOC检测项目非常规检验项目，毒理学指标TOC：无异常变化（试行）13饮用净水建设部标准《饮用净水水质标准》CJ94-1999国家建设部发布1999年9月28日发布，2000年3月1日实施对象：直接饮用的管道供水和灌装水原水：自来水或符合生活饮用水水源水质标准的水经深度净化TOC≤4mg/L试行14环境中的应用（2）污水处理工厂（Effluenttreatmentplants，ETP）食品和饮料工业纸浆和纸、纺织品—–黑色及白色液体通过监控目标水和废物的有机负荷，设计ETP和焚化炉。监测ETP及逆渗透工厂所使用的过滤器与膜上的有机负荷。薄膜和离子交换树脂的研发15环境中的应用（3）大气CO2测定大气CO2以测定温室效应采用气体样品进样组件（4）农业废物（堆肥）和土壤农业废物（堆肥）和土壤中碳含量的测定值，是堆肥或土壤条件的重要指标，判断是否还可用作有机肥料。163电子工业中的TOCSEMI纯水准则（1989）半导体设备制造商学院（SemiconductorEquipmentManufacturersInstitute，SEMI，MountainView，California）测试参数正常值可接受值警告值临界值TOC(ppb)2050100400ASTM电子级别水TOC方针　　　　级　别E-1E-2E-3E-425ppb50ppb300ppb1000ppb17电子工业中的应用检查回收水，防止抛光机的过载。检查蚀刻溶液的有机杂质，监控退化（性能）。检查晶片生产中使用的超纯水。监控电镀液中有机添加剂的水准，保证印刷线路板（PCB，printedcircuitboards）的质量。4TOC在其他工业中的应用19发电厂核和化石燃料。冷凝液/循环流、冷却水、锅炉供水和废水中的TOC。为减少排放到大气的CO2量，已经开发出CO2处理技术，例如：从化石燃料发电厂排的CO2用乙醇胺溶液吸收。20化学和石油工业检查冷却水与设备冷凝回流物中有机溢出。无机化学药品如H2SO4、H2O2的产品纯度。废水中的有机负载与产品损失。21其他应用（1）如食品与饮料工业中检查原水质量及中水纯度。（2）检查输入和再循环回路中的水:防止成膜（filming）或起雾（hazing）。快速检查产品损失和过程泄露。检测微生物的生长。测定供水中的有机酸，避免设备腐蚀。监控冷凝水中的油，防止损坏热交换器。22其他应用（3）锅炉供水TOC值可用于监控油和脂肪的水平。之所以重要，因为油和脂肪可导致泡沫或夹带并变成腐蚀品的粘着核，如：铁锈，从而损坏锅炉。TOC的监控也防止水垢的形成。（4）测定清洁剂中的油污染。23其他应用（5）对来自食品和医药产品、气密容器或培养和发酵罐的气体样品中TC的监测很重要。需使用TOC与气体样品进样组件。24其他应用（6）测定水泥产品中的CaCO3。因为水泥是碱，含有大量的Ca，慢慢与大气中的CO2反应形成CaCO3，导致水泥变质和影响其耐久性。使用TOC分析仪和固体进样装置可进行测定。废水中TOC的测定26实验目的1、了解TOC测定的意义2、掌握水中总有机碳的测定原理和方法3、掌握TOC测定仪的使用TOC分析原理28内容1.碳2.总碳TC的测定3.无机碳IC的测定4.总有机碳TOC的测定29日常生活中最普通的元素形式环境污染温室效应制药工业1.碳常用有机参数CODBODTOC30水中碳的形态非挥发性有机碳，水溶性糖挥发性有机碳，水溶性硫醇烷烃醇部分挥发性碳，水不溶性低分子量的油含碳物质吸入或嵌入的无机悬浮物31TOC的历史从二十世纪三十年代开始，TOC方法被用于检测水质。但是过程复杂并需要很长的分析时间。在二十世纪六十年代，发展出一种可行的方法：燃烧、非色散红外检测结合手动注射器注射。最初，TOC主要被用作COD和BOD的替代或补充方法。32技术术语总碳TC,TotalCarbon无机碳IC,InorganicCarbon总有机碳TOC,TotalOrganicCarbon33技术术语不可吹除有机碳（NPOC,Non-PurgeableOrganicCarbon）可吹除有机碳（POC,PurgeableOrganicCarbon）溶解性有机碳（DOC,DissolvedOrganicCarbon）悬浮状有机碳（SOC,SuspendedOrganicCarbon）34技术术语挥发性有机碳（VOC,VolatileOrganicCarbon）非挥发性有机碳（NVOC,Non-VolatileOrganicCarbon）35362总碳的测定总碳（TC）不论形式，所有的有机和无机碳物种的总和。TC的测定过程，将TC氧化生成CO2。TC的氧化方法（1）催化燃烧（2）紫外（UV）氧化（3）过硫酸盐（4）UV-过硫酸盐37OHCOOCOHC22///223nn过硫酸盐过硫酸盐燃烧UVUV样品均化，微量注入到加热的样品室/UV-过硫酸盐反应室中。水被蒸发，有机和无机碳化合物被氧化成CO2。总碳的测定方法有机碳无机碳38TC的测定流程39催化燃烧*222OH2OH3OH4OH)yx2(xCOOH)yx4()(HC22*yx总碳水在加热后，产生激发态羟基OH*。在催化剂的存在下，OH*与碳化合物反应生成CO2和H2O。含碳物质在高温（900—1000℃）催化（如铂）燃烧，完全氧化。岛津的TOC在较低温度680℃下催化燃烧。403无机碳的测定无机碳（IC）包括碳酸根、碳酸氢根、碳酸、溶解性二氧化碳最普遍的无机碳化合物形态是碳酸根离子，碳酸根离子与二氧化碳之间处于平衡状态。水中IC的形态水中总二氧化碳（CO2）=溶解性二氧化碳（CO2）+碳酸（H2CO3）+碳酸氢根离子（HCO3-）+碳酸根离子（CO32-）41IC测定)(CO)(COOHCOCOHOHCOHHCOOHCOH2CO2222322232223气态溶解　样品注入到含有酸（如磷酸）的反应室中。酸性条件下：42IC的测定流程434TOC的测定--差减法1)使用催化燃烧/UV/过硫酸盐/UV-过硫酸盐法，用已知浓度的TC标准溶液制作TC标准曲线。2)在加酸IC反应室中加入IC标准溶液，制作IC标准曲线。3)测定样品的TC和IC的信号，分别在TC和IC标准曲线上求得TC和IC。4)从TC中减去IC得到TOC。Cal.Curve0380.9390180270Area011020406080100Conc[ppm]369.1x466.3yTOC=TC–IC44实际TOC流程TOC-V实验步骤46内容1.标准溶液的制备2.样品预处理3.仪器操作步骤47操作步骤1、配置相关标准溶液（1000ppmTC标准溶液、1000ppmIC标准溶液、2MHCl、25%（w/w）H3PO4）2、绘制TC、IC标准曲线3、对待测样品前处理4、测定待测样品TOC5、结果分析481标准溶液的制备邻苯二甲酸氢钾（KHP）用于TC标准。碳酸钠用于IC标准。碳酸氢钠用于IC标准。TOC测定的标准物质：49TC标准的制备1000ppmTC标准溶液1)邻苯二甲酸氢钾（KHP）在105—120℃下干燥约1小时，在干燥器内冷却。2)准确称量2.125g。3)溶解后装入1L容量瓶中。4)加零水至容量瓶标线。5)密闭并在4℃下保存。溶液可稳定2个月。50IC标准的制备1000ppmIC标准溶液1)碳酸氢钠NaHCO3预先在硅胶干燥器中干燥2小时；碳酸钠Na2CO3预先在280—290℃下干燥约1小时，在干燥器内冷却。2)准确称量碳酸氢钠3.50g及碳酸钠4.41g。3)溶解后装入1L容量瓶中。4)加零水至容量瓶标线。5)密闭并在4℃下保存。溶液可稳定2个月。512MHCl的制备1)取浓HCl（约37%，相当于12M）50mL，加入250mL蒸馏水，即稀释6倍。混合均匀。2)转移溶液到250ml瓶（标准附件）中。3)加盖盖紧。5225%（w/w）H3PO4的制备1)将浓H3PO4（85%，比重约1.69）稀释5倍。2)比如取50ml磷酸移入250ml容量瓶中，用零水定容到容量瓶刻度。3)转移溶液到250ml瓶（标准附件）中。4)加盖盖紧。2样品预处理54采样收集有代表性的样品。样品收集到洁净的玻璃容器中，容器带有合适的密封箔片，避免有机物质污染样品。灌满采样容器，尽可能减少顶部空间。样品储存在2-5℃的冰箱中，避光。55样品的保存样品在1周之内分析。尽可能立即分析样品。避免储存。防止氧化或细菌的滋生。样品应该避光和防止被大气中的氧气氧化。样品应该在4oC保存。如果预期可能会有细菌活动或如果分析将在2小时以后才能进行用HCl酸化到pH2。564仪器操作步骤（1）打开仪器电源开关。（2）打开载气阀门。高纯空气，流速150ml/min。（3）打开计算机。（4）打开TOC-ControlV软件的主菜单。（5）使用NewSystem功能建立需使用的系统；若已经建立则跳过此步骤。（6）从TOC-ControlV软件的主菜单中打开SampleTableEditor。（7）联机Connect。（预热时间约30分钟。）57（8）若要作标准曲线，则先从New中选CalibrationCurve建立标准曲线模板；（9）打开新的样品表。从New中选SampleRun，建立新的样品表。软件