TOC-4100 初级培训教材

岛津在线COD监测系统ＴＯＣ-4100运行质量要求岛津国际贸易（上海）有限公司环境仪器部目录一、前言二、概念及原理三、测试流程及构造四、基本参数五、安装前准备六、仪器安装七、仪器调试八、仪器操作九、仪器关机十、日常维护十一、常见故障排除十一、零部件拆装一、前言在我们周围存在着各种各样的有机物，涉及范围非常广泛，如食品､水等。这些有机物往往通过我们的生产以及消费活动,最终被排放到江河､湖泊､海洋中。有机物引起的问题：由于营养过剩造成赤潮、蓝藻､缺氧等；给自来水､工业用水､农业用水带来影响；由于水中的微生物,使得生物､植物等生态环境失去平衡,给自然环境带来恶劣影响。需要对公共用水排放有机物加以限制COD与TOC测试仪比较ＣＯＤ仪•不能充分氧化有机物（芳香烃类有机物、环状氮化合物等）•测试较费时间（国家法规测试法：２个小时）•因为使用药品量大，日常维护繁琐、管理费用高•排放有害物质（６价铬和汞）•由于使用强酸（硫酸）和强氧化剂（重铬酸钾），易造成部件腐蚀COD与TOC测试仪比较TOC仪—几乎所有的有机物均可检测,约达１００％—测试迅速、精确度高、灵敏度高—不使用药品,维护管理费用少—无二次污染—非常适用于有机物在线化监测二、概念及原理相关概念（1）TOC（总有机碳）：水中存在有与氧或氢等原子结合，构成有机化合物的碳，称其为总有机碳（TotalOrganicCarbon，TOC）。IC（无机碳）：作为二氧化碳、碳酸根离子、碳酸氢根离子等无机化合物的碳，称其为无机碳（InorganicCarbon，TIC/IC）。ＩＣ主要是以碳酸中的碳的形式而存在的，碳酸＝Ｈ2ＣＯ3碳酸离子＝ＣＯ3--碳酸氢离子＝ＨＣＯ3-相关概念（2）POC（易挥发性有机碳）：试样中易挥发失去的有机碳，称其为易挥发性有机碳（PargeableOrganicCarbon，POC）POC一般指低沸点有机物（如苯、甲苯等不溶于水的低沸点有机物）。NPOC（非挥发性有机碳）：不挥发的有机碳称其为非挥发性有机碳（Non-PargeableOrganicCarbon，NPOC）。TC（总碳）：把TOC和IC合起来称为总碳（TotalCarbon，TC），即：TC＝TOC＋IC。TOC的测定方法（1）水中存在的总碳（TC），减去像二氧化碳、碳酸根离子和碳酸氢根离子等构成无机化合物的无机碳（IC），就是TOC，即TOC=TC-IC。（2）TOC又分为，经通气处理从试样挥发失去的成分（挥发性有机碳，POC）和不挥发的成分（非挥发性有机碳NPOC），即TOC=POC+NPOC。TOC的测定方法（1）TOC=TC-IC测定TC测定IC注：在ＴＯＣ－４１００中，如果装配了选配件中的DF单元即可。它们的差来计算TOC。ＴＣ－ＩＣ＝ＴＯＣTOC的测定方法（2）TOC≈NPOC一般水样中的挥发性有机碳（POC）和非挥发性有机碳（NPOC）相比，比例非常小，可以忽略，即TOC=NPOC+POC≈NPOC在前处理中除去IC，将剩下的TOC(即NPOC)进行氧化，测定CO2的量,以此来计算即：在ＴＯＣ－４１００中使用的方法为了与由TC和IC之差求TOC的测定方法区分，将这种方式测定的TOC称为NPOC。注：在石油冶炼等行业的原水中有可能含有ＰＯＣ。除去ＩＣ的方法将试样的PH调整到2-3时，碳酸根离子（CO3--）和碳酸氢根离子(HCO3-)就会变成Ｈ２O+ＣＯ２试样再经通气吹扫处理后，很容易就可以除去ICDistributionratioa:H2CO3b:HCO3-c:CO3--DistributionofTotalCarbonDioxidevs.pHpH碳酸中的碳的存在是依据pH值的燃焼式／湿式共通事項TOC-4100测定原理去除IC后的样品通过八通阀、注射器注射到填充有催化剂的燃烧管中，并以680℃的温度燃烧氧化，生成二氧化碳和水，供给的高纯氮气作为载气导入电子冷凝器，分离出水份，二氧化碳则被送入NDIR（Non-DispersiveInfraredRadiation）检测器中，进行检测。氧化过程中生成的二氧化碳的量正比于样品当中的有机碳的含量，因此，通过测试二氧化碳的量，并根据校正标准液得到的曲线，很容易就分析出样品中有机碳的含量。TOC-4100测试原理流程试样↓←添加盐酸用通气吹扫法除去IC↓将TOC用燃烧催化法氧化（ＴＯＣ→ＣＯ2）↓用ＮＤＩＲ来测定CO2（根据峰值形状面积来测定）↓根据标准曲线来计算TOC浓度三、流程及构造TOC-4100流路图图3.1测定的流路图TOC-4100结构介绍（1）仪器的样品预处理单元关闭左侧的采样阀将样品采入均化器采样时通过５０目的滤网去除较大的固体杂质利用高速旋转的搅拌器，粉碎样品中悬浮颗粒，并将样品均化采样后用清洗水清洗滤网及样品处理部分，等待下次采样排水阀样品入口滤网洗水进样螺旋桨均化器杀菌剂TOC-4100结构介绍（2）样品采样单元(8P阀）1#：离线测量样2#：在线测量样3#：校正液4#：酸添加5#：清洗水、稀释水6#：排气7#:进样管（注入燃烧管）8#：排液TOC-4100结构介绍（3）反应炉燃烧炉：提供燃烧氧化所需达到的温度（680℃）燃烧管：由石英玻璃制成，作为燃烧分解有机物的反应容器铂金催化剂：由氧化铝小球表面包裹铂金组成，帮助有机物分解和燃烧生成二氧化碳TOC-4100结构介绍（4）渗氧硅管TOC燃烧需要氧气，载气本身不含有氧，因此燃烧需要的氧从渗氧管渗入。随氧气渗入渗氧管的还有微量的CO2。TOC-4100结构介绍（5）加湿器加湿器的作用是加强CO2吸收器吸收CO2的效果。TOC-4100结构介绍（6）载气精制用CO2吸收剂碱石灰，主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠等物质。作用是去除载气和渗氧管当中与氧气一起进入的CO2等气体，保证NDIR的基线平稳。TOC-4100结构介绍（7）B型卤素洗涤器作用是去除氟、氯、溴、碘等卤素。在试样中含有以上元素时，经过燃烧后，可能会以各种形式（如氯化氢，氯酸，氯气等）从燃烧管排出；由于上述成分都易溶于水成为酸，很容易与B型卤素洗涤器当中的铁和铬反应，生成化合物，这种化合物有很强的还原力，再与氯和溴等反应，达到去除卤素的目的。TOC-4100结构介绍（8）电子除湿器进入电子除湿器之前的载气中会有一定的水分，水分浓度变化时，基线也会随之变化。电子冷凝器将载气冷却至1±0.4℃，以减少载气中的水分含量，稳定水分含量也就是使基线稳定，NDIR不再受水分干扰，能够精确测试。TOC-4100结构介绍（9）卤素吸收器作用是去除多余的卤素。由于B型卤素过滤管可能不能完全去除卤素（主要为氯），由于氯的氧化能力很强，进入检测池后马上会与池内部的镀金发生反应，造成腐蚀，所以增加了一级以主要成分为铜的卤素过滤管，进一步保护检测池不受腐蚀。TOC-4100结构介绍（10）非分散型红外线分析仪(NDIR)从光源处射出的红外线（未分光）通过检测池到达检测器。检测器的前后有两个池子（前池和后池），两个池子分别连接有气体管路。在气体管路中装有高感度的可以检测出流速的传感器。因在检测器的池子中注入了CO2，从光源处发出的红外线中的4.2μm的光在前池被吸收。由于前池内的气体的温度的上升（压力变大），前池和后池之间产生了压差，于是从前池有气体流到后池。TOC-4100结构介绍（10）非分散型红外线分析仪(NDIR)当从光源射来的红外线被斩光器截断，检测器无红外线时，前池和后池的压力就变为相等，气体就从后池向前池返回。从前池和后池来往的气体的流速经传感器检测后，就得到了交流波形的电子信号。当检测池中不含有CO2的载气流动时，光源处的红外线直接（原样）到达检测器，这时交流信号的振幅是最大的。当检测池中的载气含有CO2时，4.2μm的红外线被吸收，到达检测器的部分就会变弱，交流信号的振幅会变小。根据检出的交流信号的振幅，可知检测池中流动载气中的CO2浓度。ＮＤＩＲ的測定原理单原子分子如N2、O2、H2等并不会吸收红外线，多原子分子如CO2、CH4等则依其键结合情形及组成原子种类不同而吸收不同波长的红外线。因此在总有机碳分析仪气体中仅CO2吸收红外线，其吸收波长为4.2um。ＮＤＩＲ的測定原理图红外光源对于各种气体的吸收波长图CO2：4.2umNOSO2Freq.Wavelengthcm－１UVIRVisibleTOC-4100结构介绍（11）吹扫气用CO2吸收剂作用是吸收测试结束的CO2气体。将使用过的载气（从检测池出来的）使其通过CO2吸收剂后再利用，从NDIR的光源、检测池、检测器三个部分间的间隙流出，使空气当中的CO2不会影响到NDIR的正常运行。反应过程介绍（视频）四、基本参数基本参数（1）测定项目:TC和NPOC（除去IC的TOC测定法）测定原理：燃烧催化剂氧化/CO2检测（NDIR）测定范围：0～1000ppm（根据稀释功能，稀释率为2～20倍，最大0～20000ppm）重现性：TOC测量，±2％f.s以内零点稳定性：±2％f.s以内/周量程稳定性：±2％f.s以内/日（温度变化5℃以内时）线性：±2％f.s以内试样注入方式：注射泵，滑动式注入IC去除方式：在注射器内加酸-通气处理基本参数（2）模拟输出：0-1VDC，由4-20mADC和0-16mADC选择（绝缘2路输出）测定周期：最短5分钟（NPOC）※1接点输入信号：校正开始，停止，在线测定开始，报警复位，测定开始接点输出信号：[报警信号]报警1，报警2，停机错误，浓度异常警报（上限，下限，上上限和下下限，其中任选2种）[事件信号]准备，在线动作中，单流路测量中，单流路测定结束，离线动作中，试样测定中，校正中，催化剂再生中，休止中，数据触发输出，流路识别CH1～3，断电源等（接点容量：1A，DC30V非感性负载）※1：指在标准条件下反复测量的时间五、安装前准备环境、电源要求环境温度：0-40℃电源要求：AC220±10%，10A，50-60HZ载气要求：氮气，容量约47升，瓶内充气压13MPa左右，纯度99.99%以上，不含粉尘、油雾、水滴等减压阀：与氮气钢瓶相配的氮气减压阀一个，减压后的出口压力为0.25～0.30MPa自来水供水要求：流量约6L/min，压力300-500Kpa采水流量要求：1-3L/min外部管路的连接试剂的准备标准液的配制：a.准确称取邻苯二甲酸氢钾2.125克(将此试剂置于105℃烘箱烘1小时过后)，溶解于1000毫升蒸馏水中，得到1000ppm的标准液；b.（如果需要配制100ppm的标准液）用移液管移取1000ppm的标准液50毫升稀释至500毫升，所得100ppm的标准液；c.将所配的溶液放置于STD1桶中。盐酸的配制：用分析纯盐酸200毫升稀释至2升(即稀释10倍)；将所配盐酸放置于ACID桶中。纯水：取蒸馏水（或纯净水）放置于10升的WATER桶中。六、仪器安装（一）部品的安装（二）试剂的添加部品的安装燃烧管的安装2片铂金网必须放平，以防止催化剂掉落。5mm石英棉要保持均匀。催化剂放置均匀。部品的安装燃烧管与滑块底座的连接将燃烧管的顶端垂直插入滑块的底座，让其内部的O圈和燃烧管完全密封，以防止漏气。滑块不能有上下方向的活动，否则会降低滑块与式样注入部垫圈的密封性。部品的安装洗涤器的连接在将洗涤器与燃烧管连接之前，先将洗涤器与连接B型卤素洗涤器的管路连接，避免洗涤器的断裂。拧盖型螺母时，不要使用工具。部品的安装注射器的安装用蒸馏水将注射器活塞润滑。卸下8P内注射器的连接冒，安装注射器（只能用手拧，不能使用工具），不要过分强制紧固，否则会使8P内树脂部变形，导致漏液。连接吹扫气配管时，注意螺母纹路，不要强拧，否则会造成漏气、漏液。部品的安装CO2吸收剂的安装载气精制用CO2吸收剂的安装光学系统清扫用CO2吸收剂的安装注意：安装CO2吸收剂时，1、先检查瓶子有无