[精选]某公司机碳分析仪TOC-TOC分析原理.pptx

总有机碳分析仪总有机碳分析仪TOC Total Organic Carbon Analyzer第一章TOC 分析原理内容1.碳2.总碳TC的测定3.无机碳IC的测定4.不可吹扫有机碳NPOC的测定5.可吹扫有机碳POC的测定6.总有机碳TOC的测定7.样品的进样8.NDIR检测器3日常生活中最普通的元素形式日常生活中最普通的元素形式环境污染环境污染温室效应温室效应制药工业制药工业1.碳常用有机参数常用有机参数CODBODTOC4水中碳的形态非挥发性有机非挥发性有机碳碳，水溶，水溶性性糖糖挥发性有机挥发性有机碳，碳，水溶性水溶性硫醇硫醇烷烃烷烃醇醇局部挥发性局部挥发性碳碳，水不溶性，水不溶性低低分子量的油分子量的油含碳物质吸入或嵌入的无机悬浮物含碳物质吸入或嵌入的无机悬浮物5TOC的历史从从二二十十世世纪纪三三十十年年代代开开始始，TOC方方法法被被用用于于检检测测水质。但是过程复杂并需要很长的分析时间。水质。但是过程复杂并需要很长的分析时间。在在二二十十世世纪纪六六十十年年代代，开开展展出出一一种种可可行行的的方方法法：燃烧、非色散红外检测结合手动注射器注射。燃烧、非色散红外检测结合手动注射器注射。最最初初，TOC主主要要被被用用作作COD和和BOD的替代或补充方法。的替代或补充方法。6技 术 术 语总碳总碳TC,Total Carbon无机碳无机碳IC,Inorganic Carbon总有机碳总有机碳TOC,Total Organic Carbon7技 术 术 语不可吹除有机碳不可吹除有机碳NPOC,Non-Purgeable Organic Carbon可吹除有机碳可吹除有机碳POC,Purgeable Organic Carbon溶解性有机碳溶解性有机碳DOC,Dissolved Organic Carbon悬浮状有机碳悬浮状有机碳SOC,Suspended Organic Carbon8技 术 术 语 挥发性有机碳挥发性有机碳VOC,Volatile Organic Carbon 非挥发性有机碳非挥发性有机碳NVOC,Non-Volatile Organic Carbon9102 总碳的测定总碳总碳TC不管形式不管形式，所有的有机和无机所有的有机和无机碳碳物物种的总和种的总和。TC 的测定过程，将的测定过程，将TC氧化生成氧化生成 CO2。TC的氧化方法的氧化方法1催化燃烧催化燃烧2紫外紫外UV氧化氧化3过硫酸盐过硫酸盐4UV-过硫酸盐过硫酸盐11样样品品均均化化，微微量量注注入入到到加加热热的的样样品室品室/UV-过硫酸盐过硫酸盐反响室中。反响室中。水水被被蒸蒸发发，有有机机和和无无机机碳碳化化合合物物被被氧化成氧化成CO2。总碳的测定方法有机有机碳碳无机无机碳碳12TC 的测定流程131催 化 燃 烧水水在加热后在加热后，产生激发态羟基产生激发态羟基OH*。在在催催化化剂剂的的存存在在下下，OH*与与碳碳化化合合物物反反响响生生成成CO2 和和 H2O。含含碳碳物物质质在在高高温温9001000催催化化如如铂铂燃燃烧烧，完全氧化。完全氧化。岛津的岛津的TOC 在在较低温度较低温度 680下催化燃烧下催化燃烧。14催 化 燃 烧680 低于盐类熔融温度低于盐类熔融温度如熔融温度：如熔融温度：NaCl 800 CaCl2 774 使使用用680可可防防止止由由于于盐盐熔熔融融而而使使燃燃烧烧管管失失去去光光泽泽及及对对催化剂的损坏，如海催化剂的损坏，如海水水。检测器损坏和干扰可降至最低检测器损坏和干扰可降至最低增加燃烧炉的寿命增加燃烧炉的寿命适用于以下测定：适用于以下测定：纯化纯化水水/制药工业中的洁净度认证制药工业中的洁净度认证原水原水/中中水水/废水废水152紫外氧化UV Oxidation紫外光紫外光185nm与水反响生成激发态与水反响生成激发态羟基羟基OH*。激发态激发态羟基羟基OH*将有机碳物质氧化，形成二氧化碳和水。将有机碳物质氧化，形成二氧化碳和水。对对复复杂杂及及高高分分子子量量的的碳碳化化合合物物，二二氧氧化化碳碳的的转转化化率率很很低低。如如颗颗粒粒状状有有机机物物、药药物物及及蛋蛋白白质质。所所以以，不不适适用用于于TOC含含量高的样品，如原水、量高的样品，如原水、废水、废水、工艺用水及洁净度认证。工艺用水及洁净度认证。由由于于最最终终产产物物是是二二氧氧化化碳碳，为为得得到到更更精精确确的的结结果果，样样品品中中的无机碳应在样品注射进紫外反响器前除去的无机碳应在样品注射进紫外反响器前除去NPOC法法。16紫外氧化流程图紫 外 氧 化适用于：适用于：半导体工业需求的超高纯洁水半导体工业需求的超高纯洁水制药工业有限制标准的纯洁水制药工业有限制标准的纯洁水173过硫酸盐氧化过硫酸盐过硫酸盐是氧化剂，通常需要是氧化剂，通常需要结合结合高温和高压高温和高压。水水在加热或加在加热或加压压下产生下产生OH基。基。过硫酸盐过硫酸盐在加热也产生在加热也产生 OH*基基：激激发发态态羟羟基基OH*将将有有机机碳碳物物质质氧氧化化，生生成成二二氧氧化化碳和水。碳和水。18过硫酸盐氧化流程图过硫酸盐氧化与与UV 方方法法比比较较，是是一一个个改改进进的的氧氧化化方方法法。但但是是对对于于复复杂杂的的含含碳碳样样品品如如：腐腐蚀蚀酸酸、磺磺酸酸盐盐、高高分分子子量量化化合合物物等等仍仍不不够。够。不适合于分析不适合于分析TOC含量高含量高的样品的样品。194紫外-过硫酸盐氧化紫外光与水反响生成紫外光与水反响生成OH*：UV 也刺激过硫酸盐产生也刺激过硫酸盐产生OH*基：基：OH*与有机化合物反响：与有机化合物反响：20UV-过硫酸盐氧化流程图紫外-过硫酸盐氧化适合于适合于：半导体工业的回收水半导体工业的回收水制药业的纯化水制药业的纯化水冷却水冷却水/锅炉供水等锅炉供水等在在岛岛津津的的 TOC 分分析析仪仪中中，为为得得到到更更好好的的性性能能，采采用用加加热热80和和UV-过过硫硫酸盐酸盐相结合。相结合。21紫外-过硫酸盐-加热氧化对对所所有有上上述述测测定定的的有有机机化化合合物物，紫紫外外-过过硫硫酸酸盐盐-加加热热氧化氧化法得到最好的回收率。法得到最好的回收率。注：初始样品配制浓度为注：初始样品配制浓度为50ppm。22紫外-过硫酸盐-加热氧化注：注：U：UV，紫外；，紫外；H：Heating，加热；，加热；P：Persulfate，过硫酸盐。，过硫酸盐。平均分析时间：平均分析时间：峰峰1紫外紫外-加热加热-过硫酸盐氧化过硫酸盐氧化UHP=2.84 min峰峰2紫外紫外-过硫酸盐过硫酸盐UP=4.45 min峰峰3加热加热-过硫酸盐过硫酸盐HP=5.48 min23检测氧化能力 药典药典USP和欧洲药典和欧洲药典EP使用使用1,4-苯醌苯醌 药典药典 使用十二烷基苯磺酸钠使用十二烷基苯磺酸钠ISO 8245和和EN 1484使使用用酞酞菁菁铜铜四四磺磺酸酸T四四钠钠盐盐和和纤维素纤维素 工工业业标标准准JISK 0805使使用用酒酒石石酸酸、1,10-菲菲咯咯啉啉、谷氨酸和丙醇谷氨酸和丙醇24有机化合物有机化合物化学分子式化学分子式燃燃烧烧氧氧化法化法TOCTOC过过硫酸硫酸盐盐-紫外紫外氧氧化法化法TOCTOC两种方法两种方法氧化能力比氧化能力比%乙醇C2H6O1.73.51.623.2895.393.7柠檬酸C6H5O7Na32.04.02.023.9810199.5邻苯二甲酸氢钾C8H5O4K2.04.02.003.9910099.8丙酮C3H6O1.93.91.963.8310398.24氨基苯磺酸C6H7O3NS2.04.11.983.9899.097.1D-葡萄糖C6H12O61.83.81.763.8097.81004-氨基安替比林C11H13ON31.94.02.003.9610599.02,4,6-三2吡啶1,3,5-三嗪C18H12N61.93.81.613.3484.787.91,10-邻二氮杂菲C12H10ON22.04.01.923.8396.095.8甲基橙C14H14O3N3SNa2.34.42.214.0096.095.8十二烷基硫酸钠C12H25O4SNa2.04.02.043.9510298.8蛋白胨-2.24.32.024.0391.893.7腐殖酸-2.74.94.50.751.452.3127.829.651.3棕黄酸-3.25.41.713.0853.457.0两种方法氧化能力比两种方法氧化能力比=TOC过硫酸盐过硫酸盐-UV/TOC燃烧氧化燃烧氧化100%25TC氧化方法天然水域中的天然水域中的TOCSendai City，Kagoshima Prefecture，263 无机碳的测定 无机碳无机碳IC包括碳酸根、碳酸氢根、碳酸、溶解性二氧化碳包括碳酸根、碳酸氢根、碳酸、溶解性二氧化碳最最普普遍遍的的无无机机碳碳化化合合物物形形态态是是碳碳酸酸根根离离子子，碳碳酸酸根根离离子与子与二氧化碳之间处于平衡状态二氧化碳之间处于平衡状态。水中水中 IC 的形态的形态水中水中总二氧化碳总二氧化碳CO2=溶解性二氧化碳溶解性二氧化碳 CO2 +碳酸碳酸H2CO3 +碳酸氢根离子碳酸氢根离子HCO3-+碳酸根离子碳酸根离子CO32-27水中IC的形式28水中IC的电离平衡29IC 测定样样品品注注入入到到含含有有酸酸如如磷磷酸酸的反响室中。的反响室中。酸性条件下：酸性条件下：30IC 的测定流程314 NPOC的测定 总有机碳总有机碳TOC包括所有包括所有的有机的有机碳碳。TOC 是不区分物种的是不区分物种的碳化合碳化合物物的定的定量。量。水水中的中的碳碳量包括溶解性与悬浮状有机碳。量包括溶解性与悬浮状有机碳。不可吹除有机碳不可吹除有机碳NPOC样样品品在在室室温温下下酸酸化化后后，用用气气流流吹吹扫扫/鼓鼓泡泡去去除除IC以以后后仍仍然留下的然留下的TOC局部。局部。可吹除有机碳可吹除有机碳POC是是TOC的的一一局局部部。样样品品在在室室温温下下酸酸化化后后，用用气气流流吹吹扫扫/鼓泡可将其除去的鼓泡可将其除去的TOC 局部局部。32NPOC与POC22吹扫气体吹扫气体酸性样品酸性样品不可吹除有机碳不可吹除有机碳可吹除有机碳可吹除有机碳33NPOC的测定IC与酸反响形成与酸反响形成CO2和和H2O吹扫除去吹扫除去IC和和POC34 NPOC的测定流程35POC 选购件选购件5 POC的测定样样品品中中POC被被鼓鼓泡泡驱驱除。除。通通 过过 CO2吸吸 收收 器器 LiOH 除除 去去 IC中中 的的CO2。POC被被带带到到TC燃燃烧烧管管，被氧化成被氧化成CO2。36POC 测定IC去除过程中挥发性有机化合物的剩余率去除过程中挥发性有机化合物的剩余率18，用氮气吹扫，用氮气吹扫371差减法差减法TOC=TC IC当当TOC远高于远高于IC，如废水如废水。2NPOC法法TOC=POC+NPOC =NPOC如果如果 POC 可忽略可忽略高灵敏度催化剂高灵敏度催化剂，TOC500ppb，如纯水；如纯水；普通灵敏度催化剂，当普通灵敏度催化剂，当 ICTOC，如自来水。，如自来水。3加和法加和法TOC=POC+NPOC当当样品中样品中POC不可忽略。不可忽略。6 TOC 的测定381差减法1)使使用用催催化化燃燃烧烧/UV/过过硫硫酸酸盐盐/UV-过过硫硫酸酸盐盐法法，用用浓浓度度的的TC标标准准溶溶液液制制作作TC标准曲线。标准曲线。2)在在加加酸酸IC反反响响室室中中参参加加IC标标准准溶溶液液，制制作作IC标标准准曲曲线。线。3)测测定定样样品品的的TC和和IC的的信信号号，分分别别在在TC和和IC标标准准曲曲线线上上求求得得TC和和IC。4)从从TC中减去中减去IC得到得到TOC。TOC=TC IC391)使使用用催催化化燃燃烧烧/UV/过过硫硫酸酸盐盐/UV-过过硫硫酸酸盐盐法法，用用浓浓度度的的TC标标准准溶溶液液制制作作NPOC标标准准曲线。曲线。2)酸酸化化和和鼓鼓泡泡从从样样品品中中除去除去IC。3)测定样品测定样品中的中的 NPOC 信号信号，从标准曲线得到从标准曲线得到 NPOC。4)TOC等于等于NPOC如果如果POC可忽略可忽略。2NPOC法 y=0.07322x40 酸酸化化和和鼓鼓泡泡除除去去样样品品中中的的IC，但但是是挥挥发发性性有有机机样样品品POC也可能也可能同时逃逸。同时逃逸。克服此问题的方法是采用克服此问题的方法是采用POC与与NPOC加和的方法加和的方法。3加和法TOC=POC+NPOC举例举例：41实际 TOC 流程ICIC反反应应室室TC燃烧炉NDIR检测器42微 机 控 制437 样品的进样 手动进样手动进样 自动进样自动进样 自动进样器自动进样器进样进样441手动进样手动进样 用户用用户用注注射器射器手动注入样品手动注入样品手动设置进样体积手动设置进样体积如如果果3个个样样品品每每个个样样品品重重复复2次次，总共总共 6 次手动进样。次手动进样。需要连续的关注和人力需要连续的关注和人力容易引进人为误差容易引进人为误差用于用于TOC-V E样品的进样45样品的进样2 自动进样自动进样样样品品通通过过电电机机驱驱动动的的注注射射器器泵泵自自动动地地取取样样和和注注入入，电机操作注射电机操作注射器器的柱的柱塞。塞。自动地计算最优的进样体积自动地计算最优的进样体积自动进样前用样品清洗，防止记忆效应。自动进样前用样品清洗，防止记忆效应。自动进行重复分析自动进行重复分析重现性好重现性好减少操作减少操作/人为误差人为误差节省人力节省人力用于用于TOC-V CPH/CPN/CSH/CSN/WS/WP46ASI-5000AASI-V样品的进样3自动进样器自动进样器节省人力节省人力大量样品测定大量样品测定方便方便选购件选购件478 检测器 CO2 测定形成的形成的H2O用除湿器用除湿器除去除去，比方，比方 12的电子的电子冷凝器冷凝器。CO2测测定定：NDIR、电电导导率率、滴滴定定、复复原原成成甲甲烷烷后后用用FID Flame Ionization Detector 火焰离子检测器火焰离子检测器测定。测定。48u NDIR 检测器Non-Dispersive Infrared 非色散红外检测器非色散红外检测器方法成熟方法成熟特效性、干扰少特效性、干扰少适合于低和高浓度样品适合于低和高浓度样品用于岛津的各种用于岛津的各种TOC49v电导率检测器受含氮、含硫化合物及卤代化合物干扰。受含氮、含硫化合物及卤代化合物干扰。更更适适用用于于纯纯化化水水，如如半半导导体体工工业业。不不适适用用于于清清洗洗有效性、原水、废水。有效性、原水、废水。形形成成的的IC引引起起水水的的电电导导率率电电阻率变化，然后测定其变化。阻率变化，然后测定其变化。形形成成的的 CO2 溶溶解解于于水水中中，生生成成 H2CO3、HCO3-与与 CO32-。.50NDIR 检测器NDIR 检测器检测器三个主要组成局部是三个主要组成局部是:1IR光源光源2测定池测定池3检测器检测器51NDIR 检测器TOC-V521红外光源适用于TOC-V系列包含简易发光管或热敏电阻，其发射4.3 mm 波长的红外光IR。532 测量池仅由一个镀金线的高度反射管组成。仅由一个镀金线的高度反射管组成。549、静夜四无邻，荒居旧业贫。、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月月-234月月-23Tuesday,April 18,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。、雨中黄叶树，灯下白头人。10:02:2010:02:2010:024/18/2023 10:02:20 AM11、以我独沈久，愧君相见频。、以我独沈久，愧君相见频。4月月-2310:02:2110:02Apr-2318-Apr-2312、故人江海别，几度隔山川。、故人江海别，几度隔山川。10:02:2110:02:2110:02Tuesday,April 18,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月月-234月月-2310:02:2110:02:21April 18,202314、他乡生白发，旧国见青山。、他乡生白发，旧国见青山。18 四月四月 202310:02:21 上午上午10:02:214月月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。、比不了得就不比，得不到的就不要。四月四月 2310:02 上午上午4月月-2310:02April 18,202316、行动出成果，工作出财富。、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 10:02:2110:02:2118 April 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。10:02:21 上午上午10:02 上午上午10:02:214月月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。、没有失败，只有暂时停止成功！。4月月-234月月-23Tuesday,April 18,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。10:02:2110:02:2110:024/18/2023 10:02:21 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月月-2310:02:2110:02Apr-2318-Apr-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。10:02:2110:02:2110:02Tuesday,April 18,202313、不知香积寺，数里入云峰。、不知香积寺，数里入云峰。4月月-234月月-2310:02:2110:02:21April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月四月 202310:02:21 上午上午10:02:214月月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。、楚塞三湘接，荆门九派通。四月四月 2310:02 上午上午4月月-2310:02April 18,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 10:02:2110:02:2118 April 202317、空山新雨后，天气晚来秋。、空山新雨后，天气晚来秋。10:02:21 上午上午10:02 上午上午10:02:214月月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月月-234月月-23Tuesday,April 18,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。10:02:2110:02:2110:024/18/2023 10:02:21 AM11、越是没有本领的就越加自命非凡。、越是没有本领的就越加自命非凡。4月月-2310:02:2110:02Apr-2318-Apr-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。10:02:2110:02:2110:02Tuesday,April 18,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月月-234月月-2310:02:2110:02:21April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月四月 202310:02:21 上午上午10:02:214月月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月四月 2310:02 上午上午4月月-2310:02April 18,202316、业余生活要有意义，不要越轨。、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 10:02:2110:02:2118 April 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。10:02:21 上午上午10:02 上午上午10:02:214月月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis 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