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總有機碳TOC分析儀有哪些模式,哪一種適合您?

閱讀:404        發布時間:2024/3/15
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圖1:碳的類型

*可吹掃有機碳POC也稱為揮發性有機碳(VOC)。

如果用戶需要監測水的有機物或評估總有機碳(TOC)儀器,首先需要通過幾個英文縮寫了解不同的監測模式。用戶可能已有TOC分析儀的相關經驗,了解需使用的模式或合規報告需使用的模式(這種情況下更容易確定應該使用哪種模式)。然而,如果不是以上任一種情況,則可能難于區分不同模式之間的差別和確定需使用的模式。


本文為您簡單介紹不同模式間的差別。以下是TOC分析儀的各種模式列表及其說明和用途。雖然TOC分析儀可能有多種模式用于不同的用途,但大多數儀器并不具有所有模式。


TC:總碳



總碳模式可用于檢測樣品的所有碳形態,即同時包括有機和無機兩種形態。此模式并不涉及樣品酸化或吹掃(詳見以下“無機碳"部分),也就是說,是對原始樣品進行原狀檢測。


總碳較適合下情況:

  • 不需要區分有機碳和無機碳

  • 不需要對樣品進行預處理

  • 只需要獲取趨勢分析信息


總碳模式的最佳應用:

  • 冷凝水回流


IC:無機碳



無機碳模式的對象是特定的化合物,例如碳酸氫鹽、碳酸鹽、溶解二氧化碳等。通過吹氣,或者降低pH以轉化平衡為CO2狀態,無機碳化合物被吹掃出來。如果對樣品不進行吹掃與酸化,無機化合物仍留在溶液中,會被計為TC的部分。這是一種平衡的關系,我們看待TOC時會理解更深刻。


無機碳模式適合下情況:

  • 過程監測需要檢測無機化合物,為設備和管道提供保護

  • 需要監測水的緩沖能力

  • pH值穩定的樣品

  • 需要防止鍋爐結垢(避免產生碳酸鹽沉淀)

  • 需要監測薄膜脫氣

無機碳模式的最佳應用:

  • 污水處理廠

  • 鍋爐給水

  • 飲用水


TOC:總有機碳



在總有機碳模式中,樣品的總碳減去無機碳得出總有機碳(TC-IC=TOC)。與其他模式比較,TOC模式更準確,可達到ppb級或以下。


總有機碳模適合下情況:

  • 需要對過程進行監測,例如排水、清洗或回用

  • 必須滿足合規要求

  • 需要低濃度檢測的靈敏度和準確度

  • 與總有機碳比,無機碳值相對較低

  • 樣品的揮發性有機化合物(VOC)含量較高

  • 樣品的基質在攪拌時會起泡

總有機碳模式的最佳應用:

  • 制藥超純水(UPW)和清潔驗證

  • 鍋爐給水

  • 半導體制造(超純水)

  • 飲用水

  • 工藝用水(食品飲料、油氣、化工等)


NPOC:

不可吹掃有機碳



不可吹掃有機碳模式是工藝監測中有機物監測的常用模式。在NPOC模式中,對樣品進行酸化將無機化合物轉化為二氧化碳。然后,使用不含二氧化碳的空氣進行吹掃,以去除無機化合物或可吹掃化合物。對樣品中殘留的有機碳(即不可吹掃有機碳)進行分析。如果可吹掃有機碳(POC)極少,則總有機碳與不可吹掃有機碳基本相等。不可吹掃有機碳的準確度可達到ppm級。


不可吹掃有機碳模適合下情況:

  • 需要監控工藝過程

  • 樣品基質中可吹掃有機碳含量較低

不可吹掃有機碳模式的最佳應用:

  • 廢水排放(工業或市政)


POC/VOC:

可吹掃/揮發性有機化合物



可吹掃或揮發性有機化合物模式用于檢測揮發性或半揮發性有機物。有兩種途徑檢測VOC:采用光電離檢測(PID)技術直接檢測VOC;使用公式VOC=TOC-NPOC計算VOC。PID通過檢測樣品吹掃分離的中間的帶正電荷的碳離子,實現揮發性有機化合物的檢測。這些離子通過電極進行收集并檢測所產生的電流。此模式可通過NPOC結果與POC結果求和得出TOC值。


可吹掃/揮發性有機化合物模式較適合以下情況:

  • 為滿足控制和安全要求,需要監測揮發性有機化合物

  • 不需要區分樣品所含的不同種揮發性有機化合物的種類(只需要了解總體值)

可吹掃/揮發性有機化合物模式的最佳應用:

  • 石化廢水

  • 冷卻塔和排污


BOD/COD:

生物/化學需氧量



BOD和COD是幾十年來一直用于確定有機物含量的兩個基本參數。BOD確定降解微生物所需的氧氣量,而COD確定化學氧化存在的污染物所需的氧氣量。這些方法通過測量消耗的氧氣量來間接確定有機污染 — BOD需要數天時間,COD需要數小時時間。除了分析時間較長外,這兩種方法都存在可能造成干擾的化合物。氯和鹽會干擾BOD,而硫化物、氯化物、亞硝酸鹽和二價鐵會干擾COD。有些化合物能夠耐受COD的化學氧化,例如苯。最初,BOD和COD值通過實驗室化驗獲得,但由于前文所述的缺點,目前已有幾種分析儀可以通過特定地點的數據相關性來提供這些值。TOC分析儀直接檢測和量化樣品中存在的碳,并可以提供轉換為BOD和COD濃度的實時數據。


BOD/COD模式較適合以下情況:

  • 相關法規要求報告BOD/COD

  • 需要分析儀數據與實驗室結果之間的比較

  • 樣品中不含會干擾BOD/COD的化合物

BOD/COD模式的最佳應用:

  • 廢水排放(工業或市政)

結論



選擇TOC分析儀的模式并非僅選擇默認或常用的模式。監測有機物的適用模式取決于樣品基質、應用以及用戶的數據用途。從一開始就選擇合適的模式可確保實施過程無縫銜接,使得此后生成的數據非常可靠。


作者:Sara Speak

Sara Speak是Sievers分析儀的產品應用專員,為化工、石化、食品飲料、市政污水等行業客戶提供支持和應用的相關專業意見。


Sara與客戶合作,提供相關培訓,為產品的安裝提供支持,優化設備的應用并驗證不同檢測應用的可行性。在擔任產品應用專員之前,Sara曾任工廠服務技術員,負責Sievers儀器的維修和故障排除。Sara曾在食品飲料行業工作(MillerCoors和Leprino Foods),任QA實驗室技術員。Sara擁有丹佛大都會州立大學(Metropolitan State University of Denver)化學學士學位和小提琴演奏音樂學士學位。



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