TOC分析原理ppt課件

1、總有機碳分析儀TOC Total Organic Carbon Analyzer島津國際貿易上海第一章TOC 分析原理3內容1. 碳2. 總碳TC的測定3. 無機碳IC的測定4. 不可吹掃有機碳NPOC的測定5. 可吹掃有機碳POC的測定6. 總有機碳TOC的測定7. 樣品的進樣8. NDIR檢測器4日常生活中最普通的元素方式環(huán)境污染溫室效應制藥工業(yè)1. 碳常用有機參數(shù)CODBODTOC5水中碳的形狀非揮發(fā)性有機碳，水溶性糖揮發(fā)性有機碳，水溶性硫醇烷烴醇部分揮發(fā)性碳，水不溶性低分子量的油含碳物質吸入或嵌入的無機懸浮物6TOC的歷史從二十世紀三十年代開場，TOC方法被用于檢測水質。但是過程復雜并

2、需求很長的分析時間。在二十世紀六十年代，開展出一種可行的方法：熄滅、非色散紅外檢測結合手動注射器注射。最初，TOC主要被用作COD和BOD的替代或補充方法。7技 術 術 語總碳TC, Total Carbon無機碳IC, Inorganic Carbon總有機碳TOC, Total Organic Carbon8技 術 術 語不可吹除有機碳NPOC, Non-Purgeable Organic Carbon可吹除有機碳POC, Purgeable Organic Carbon溶解性有機碳DOC, Dissolved Organic Carbon懸浮狀有機碳SOC, Suspended Orga

3、nic Carbon9技 術 術 語 揮發(fā)性有機碳VOC, Volatile Organic Carbon 非揮發(fā)性有機碳NVOC, Non-Volatile Organic Carbon10112 總碳的測定總碳TC不論方式，一切的有機和無機碳物種的總和。TC 的測定過程，將TC氧化生成 CO2。TC的氧化方法1催化熄滅2紫外UV氧化3過硫酸鹽4UV-過硫酸鹽12樣品均化，微量注入到加熱的樣品室/UV-過硫酸鹽反響室中。水被蒸發(fā)，有機和無機碳化合物被氧化成CO2?？偺嫉臏y定方法有機碳無機碳13TC 的測定流程八通閥進樣器14空白檢查的超純水阱8TC 熄滅爐7IC 反響器 IC5稀釋水 4酸3

4、自動進樣器樣品入口2樣品入口 1鼓泡氣體廢液 6TOC-VCSH/CPH151催 化 燃 燒水在加熱后，產生激發(fā)態(tài)羥基OH*。在催化劑的存在下，OH*與碳化合物反響生成CO2 和 H2O。含碳物質在高溫9001000催化如鉑熄滅，完全氧化。島津的TOC 在較低溫度 680下催化熄滅。 16催 化 燃 燒680 低于鹽類熔融溫度如熔融溫度：NaCl 800 CaCl2 774 運用680可防止由于鹽熔融而使熄滅管失去光澤及對催化劑的損壞，如海水。檢測器損壞和干擾可降至最低添加熄滅爐的壽命適用于以下測定：純化水/制藥工業(yè)中的干凈度認證原水/中水/廢水172紫外氧化UV Oxidation紫外光18

5、5nm與水反響生成激發(fā)態(tài)羥基OH*。激發(fā)態(tài)羥基OH*將有機碳物質氧化，構成二氧化碳和水。對復雜及高分子量的碳化合物，二氧化碳的轉化率很低。如顆粒狀有機物、藥物及蛋白質。所以，不適用于TOC含量高的樣品，如原水、 廢水、 工藝用水及干凈度認證。由于最終產物是二氧化碳，為得到更準確的結果，樣品中的無機碳應在樣品注射進紫外反響器前除去NPOC法。18紫外氧化流程圖紫 外 氧 化適用于：半導體工業(yè)需求的超高純真水制藥工業(yè)有限制規(guī)范的純真水193過硫酸鹽氧化過硫酸鹽是氧化劑，通常需求結合高溫暖高壓。水在加熱或加壓下產生OH基。過硫酸鹽在加熱也產生 OH* 基：激發(fā)態(tài)羥基OH*將有機碳物質氧化，生成二氧化

6、碳和水。20過硫酸鹽氧化流程圖過硫酸鹽氧化與UV 方法比較，是一個改良的氧化方法。但是對于復雜的含碳樣品如：腐蝕酸、磺酸鹽、高分子量化合物等仍不夠。不適宜于分析TOC含量高的樣品。214紫外-過硫酸鹽氧化紫外光與水反響生成OH*：UV 也刺激過硫酸鹽產生OH* 基：OH*與有機化合物反響：22UV-過硫酸鹽氧化流程圖紫外-過硫酸鹽氧化適宜于：半導體工業(yè)的回收水制藥業(yè)的純化水冷卻水/鍋爐供水等在島津的 TOC 分析儀中， 為得到更好的性能，采用加熱80和UV-過硫酸鹽相結合。23紫外-過硫酸鹽-加熱氧化對一切上述測定的有機化合物，紫外-過硫酸鹽-加熱氧化法得到最好的回收率。注：初始樣品配制濃度為

7、50ppm。24紫外-過硫酸鹽-加熱氧化注：U：UV，紫外；H：Heating，加熱；P： Persulfate，過硫酸鹽。 平均分析時間：峰1紫外-加熱-過硫酸鹽氧化UHP= 2.84 min峰2紫外-過硫酸鹽UP= 4.45 min峰3加熱-過硫酸鹽HP= 5.48 min25檢測氧化才干美國藥典USP和歐洲藥典EP運用1,4-苯醌日本藥典JP運用十二烷基苯磺酸鈉ISO 8245和EN 1484運用酞菁銅四磺酸T四鈉鹽和纖維素日本工業(yè)規(guī)范JISK 0805運用酒石酸、1,10-菲咯啉、 谷氨酸和丙醇有機化合物化學分子式燃燒氧化法TOC過硫酸鹽-紫外氧化法TOC兩種方法氧化能力比（%）乙醇C

8、2H6O1.73.51.623.2895.393.7檸檬酸C6H5O7Na32.04.02.023.9810199.5鄰苯二甲酸氫鉀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-鄰二氮雜菲C12H10ON22.

9、04.01.923.8396.095.8甲基橙C14H14O3N3SNa2.34.42.214.0096.095.8十二烷基硫酸鈉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棕黃酸-3.25.41.713.0853.457.0兩種方法氧化才干比 = TOC過硫酸鹽-UV/TOC熄滅氧化100%27TC氧化方法天然水域中的TOCSendai City，Kagoshima Prefecture，日本283 無機碳的測定 無機碳IC包括碳酸根、碳酸氫根、碳

10、酸、溶解性二氧化碳最普遍的無機碳化合物形狀是碳酸根離子，碳酸根離子與二氧化碳之間處于平衡形狀。水中 IC 的形狀水中總二氧化碳CO2= 溶解性二氧化碳 CO2 +碳酸H2CO3 +碳酸氫根離子HCO3- + 碳酸根離子CO32-29水中IC的方式30水中IC的電離平衡31IC 測定樣品注入到含有酸如磷酸的反響室中。 酸性條件下：32IC 的測定流程334 NPOC的測定 總有機碳TOC包括一切的有機碳。TOC 是不區(qū)分物種的碳化合物的定量。水中的碳量包括溶解性與懸浮狀有機碳。不可吹除有機碳NPOC樣品在室溫下酸化后，用氣流吹掃/鼓泡去除IC以后依然留下的TOC部分。 可吹除有機碳POC是TOC

11、的一部分。樣品在室溫下酸化后，用氣流吹掃/鼓泡可將其除去的TOC 部分。34NPOC與POC22吹掃氣體酸性樣品不可吹除有機碳可吹除有機碳35NPOC的測定IC與酸反響構成CO2和H2O吹掃除去IC和POC36 NPOC的測定流程37POC 選購件5 POC的測定樣品中POC被鼓泡驅除。經過CO2吸收器LiOH除去IC中的CO2。POC被帶到TC熄滅管，被氧化成CO2。38POC 測定IC去除過程中揮發(fā)性有機化合物的剩余率18，用氮氣吹掃391差減法TOC = TC IC當TOC遠高于IC，如廢水。2NPOC法TOC = POC + NPOC = NPOC假設 POC 可忽略高靈敏度催化劑，T

12、OC500ppb，如純水；普通靈敏度催化劑，當 ICTOC，如自來水。3加和法TOC=POC+NPOC當樣品中POC不可忽略。6 TOC 的測定401差減法運用催化熄滅/UV/過硫酸鹽/UV-過硫酸鹽法，用知濃度的TC規(guī)范溶液制造TC規(guī)范曲線。在加酸IC反響室中參與IC規(guī)范溶液，制造IC規(guī)范曲線。測定樣品的TC和IC的信號，分別在TC和IC規(guī)范曲線上求得TC和IC。從TC中減去IC得到TOC。 TOC= TC IC41運用催化熄滅/UV/過硫酸鹽/UV-過硫酸鹽法，用知濃度的TC規(guī)范溶液制造NPOC規(guī)范曲線。酸化和鼓泡從樣品中除去IC。測定樣品中的 NPOC 信號，從規(guī)范曲線得到 NPOC。T

13、OC等于NPOC假設POC可忽略。2NPOC法 y=0.07322x42 酸化和鼓泡除去樣品中的IC，但是揮發(fā)性有機樣品POC也能夠同時逃逸。抑制此問題的方法是采用POC與NPOC加和的方法。3加和法TOC=POC+NPOC舉例：43實踐 TOC 流程IC反響室TC熄滅爐NDIR檢測器44微 機 控 制457 樣品的進樣 手動進樣 自動進樣 自動進樣器進樣461手動進樣 用戶用注射器手動注入樣品手動設置進樣體積假設3個樣品每個樣品反復2次，總共 6 次手動進樣。需求延續(xù)的關注和人力容易引進人為誤差用于TOC-V E樣品的進樣47樣品的進樣2 自動進樣樣品經過電機驅動的注射器泵自動地取樣和注入，

14、電機操作注射器的柱塞。自動地計算最優(yōu)的進樣體積自動進樣前用樣品清洗，防止記憶效應。自動進展反復分析重現(xiàn)性好減少操作/人為誤差節(jié)省人力用于TOC-V CPH/CPN/CSH/CSN/WS/WP48ASI-5000AASI-V樣品的進樣3自動進樣器節(jié)省人力大量樣品測定方便選購件498 檢測器 CO2 測定構成的H2O用除濕器除去 ，比如 12的電子冷凝器。CO2測定：NDIR、電導率、滴定、復原成甲烷后用FID (Flame Ionization Detector 火焰離子檢測器測定。50 NDIR 檢測器Non-Dispersive Infrared 非色散紅外檢測器方法成熟特效性、干擾少適宜于

15、低和高濃度樣品用于島津的各種TOC51電導率檢測器受含氮、含硫化合物及鹵代化合物干擾。更適用于純化水，如半導體工業(yè)。不適用于清洗有效性、原水、廢水。構成的IC引起水的電導率電阻率變化，然后測定其變化。構成的 CO2 溶解于水中，生成 H2CO3、 HCO3- 與 CO32-。. 52NDIR 檢測器NDIR 檢測器三個主要組成部分是:1IR光源2測定池3檢測器53NDIR 檢測器TOC-V541紅外光源適用于TOC-V系列包含簡易發(fā)光管或熱敏電阻，其發(fā)射4.3 mm 波長的紅外光IR。552 丈量池僅由一個鍍金線的高度反射管組成。56類似于TCDThermal Conductivity Det

16、ector，熱電導率檢測器室內裝滿 CO2進入樣品側的樣品氣體，由于吸收紅外光，使 CO2變熱。由于壓力上升，推進CO2流過毛細管。測定電阻率變化自動調零功能3檢測器57內容 1. 氮 2. 總氮TN的測定581 氮氮N氮的不同形狀: 硝酸根NO3-亞硝酸根 NO2-氨NH3有機氮有機N例如：蛋白質、核酸、尿素R-N氮氣N2氮循環(huán)：59氮 循 環(huán)60氮 循 環(huán)人類活動改動氮循環(huán)包括：農業(yè)合成肥料的運用浸出到各種天然水系中，如地下水、湖泊和河流等富營養(yǎng)化。家畜釋放NH3下水道廢水和化糞池毒性過量NO3-導致嬰兒高鐵血紅蛋白白血癥。 因此，飲用水中限制 NO3-在 10 mg/L 以下。亞硝酸，在酸性溶液中，NO2-與胺反響2構成硝胺RRNH，致癌。612 TN的測定TN是水中各種氮化合物的總和不包括氮氣。過去，各種形狀的氮分別分析，然后再合并各種分析結果，計算 TN。分析費時且困難。62熄滅-化學發(fā)光法TN 在含 Pt 催化