島津總有機(jī)碳分析儀TOC-V

測(cè)定原理
水中存在總有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳兩種碳?？傆袡C(jī)碳稱為Total Organic Carbon（TOC），與氫或氧等結(jié)
合構(gòu)成有機(jī)化合物。無(wú)機(jī)碳稱為Inorganic Carbon（IC 或TIC），是碳酸氣，碳酸離子、碳酸氫根等
無(wú)機(jī)化合物的構(gòu)成元素。它們合起來(lái)稱為總碳（Total Carbon、TC），成立TC=TOC+IC 的關(guān)系。
另外一方，關(guān)于氮在水中也存在有機(jī)和無(wú)機(jī)氮，它們的總稱是總氮（Total Nitrogen、TN）。
以下說(shuō)明 TOC 和TN 的測(cè)定原理。
TC（總碳）的測(cè)定原理
TOC-V 是使用調(diào)壓閥和流量控制閥控制在150mL/min 流量的載氣在預(yù)先填充氧化催化劑的加
熱至680℃的燃燒管中流通。試樣注入燃燒管內(nèi)時(shí)，試樣中的TC 燃燒或分解為二氧化碳。含二氧化
碳等燃燒生成物的載氣，由燃燒管向除濕器（電子冷卻器）移動(dòng)，進(jìn)行冷卻、除濕。然后通過(guò)鹵素
洗滌器到達(dá)非散射型紅外線氣體分析部（NDIR）的測(cè)量池，檢測(cè)二氧化碳。NDIR 的檢測(cè)信號(hào)（模
擬信號(hào)）形成峰的形狀，此峰的面積在數(shù)據(jù)處理部進(jìn)行測(cè)定。
峰面積與試樣中的 TC 濃度成比例。因此，如果預(yù)先使用標(biāo)準(zhǔn)液求出峰面積的關(guān)系式（校準(zhǔn)線
式），就可測(cè)定試樣中的TC 濃度。
IC（無(wú)機(jī)碳）的測(cè)定原理
IC 的測(cè)定方法有在進(jìn)樣器的注射器內(nèi)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法和使用選購(gòu)件IC 反應(yīng)器的測(cè)定方法兩種。
無(wú)論使用哪種方法，IC 的對(duì)象是碳酸根、碳酸氫根和水中溶解的二氧化碳。
IC 是什么?
所謂TOC 測(cè)定的IC（無(wú)機(jī)碳），嚴(yán)格地講是指水中溶解的二氧化碳和碳酸根。試樣中添加少量
鹽酸，達(dá)到PH3 以下時(shí)，按下邊的反應(yīng)，碳酸鹽中全部二氧化碳（CO2）游離。
Me2CO3+2HCl→CO2+2MeCl+H2O
MeHCO3+HCl→CO2+MeCl+H2O
試樣中的二氧化碳和溶解的二氧化碳通過(guò)不含氮或二氧化碳的空氣時(shí)，向氣體中游離。

使用 IC 反應(yīng)器的測(cè)定方法（H 型）
TOC-V 的IC 反應(yīng)器中的IC 反應(yīng)液（IC 反應(yīng)液為酸性液），載氣形成小氣泡通過(guò)。向這IC 反
應(yīng)器內(nèi)注入試樣時(shí)，只有試樣中的IC 變換成二氧化碳，使用NDIR 進(jìn)行檢測(cè)。以下，與TC 同樣，
測(cè)定試樣中的IC 濃度。
注射器內(nèi)測(cè)定的方法（N 型）
在注射器內(nèi)試樣添加鹽酸形成酸性（pH3 以下），載氣通過(guò)時(shí)，只有試樣中的IC 變換成二氧化
碳，使用NDIR 進(jìn)行檢測(cè)。以下，與TC 同樣測(cè)定試樣中的IC 濃度。
NPOC（不揮發(fā)性有機(jī)碳）的測(cè)定原理
試樣中加酸成為酸性（PH3 以下，PH2~3 適宜）后通噴射氣體。試樣中的IC 成為二氧化碳，
從試樣中除去。像這樣采用測(cè)定經(jīng)除去IC 處理后的試樣的求TOC 的方法，它的測(cè)定值一般也稱為
TOC。但是，在TOC-V 上，為了與采用TC 和IC 差求出的TOC 相區(qū)別，稱為NPOC。NPOC 是
Non-Purgeable Organic Carbon 的簡(jiǎn)稱，是不揮發(fā)性有機(jī)碳。
這種方法與采用 TOC 測(cè)定的*試驗(yàn)法（JIS 或ASTM、EPA、EN）等中記載的氧化法、
通氣處理法（IC 除去法）的TOC 測(cè)定法相同。試樣中存在揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，由于在通氣處理中有
可能從試樣中消失，因此這種方式測(cè)定的TOC 可稱為NPOC。但是，在對(duì)水溶解度大的揮發(fā)性有機(jī)
物時(shí)，通氣處理中揮發(fā)量有限。一般的自然環(huán)境水和公用水、純水等由于含的揮發(fā)性有機(jī)物少，NPOC
可認(rèn)作TOC。
表 6.1：通氣處理（氮?dú)猓┑膿]發(fā)性有機(jī)物的殘留率118℃
有機(jī)物   通氣處理前濃度（ppm）   通氣處理后濃度（ppm）   殘留率（%）
甲醇 117.5   116   98.6
乙醇106.5 105 98.5
異丙醇129 127 98.5
n-丁醇117 115 98.3
丙酮106 101 95.3
乙醛130 117 90.0
醋酸乙酯102 88 86.3
酷氨酸117 116.5 99.5
苯85 2.5 2.9
環(huán)已烷79 2 2.5

島津總有機(jī)碳分析儀TOC-V

POC（揮發(fā)性有機(jī)碳）的測(cè)定原理
在 NPOC 測(cè)定時(shí)，通氣處理中與噴射氣一起逸散從試樣中消失的有機(jī)物中的TOC 是POC 測(cè)定。
然而NPOC+POC 是原來(lái)的TOC。
POC 測(cè)定進(jìn)行如下：
進(jìn)行試樣通氣處理的噴射氣，通過(guò) CO2 吸收器除去從試樣的IC 中產(chǎn)生的二氧化碳。然后，在
燃燒管中POC 燃燒氧化形成二氧化碳，使用NDIR 進(jìn)行檢測(cè)。

通氣處理中是否與噴射氣一起逸散，逸散程度多大，取決于有機(jī)成分的種類和濃度，當(dāng)然，根
據(jù)處理時(shí)的溫度和與噴射氣的氣液接觸的效率而變化。本儀器的POC *是用于NPOC 測(cè)定的通
氣處理中逸散的POC 的測(cè)定。
是否揮發(fā)不*取決于該成分的沸點(diǎn)。乙醇、甲醇等水溶解度大的揮發(fā)性有機(jī)物由于在通氣處
理中揮發(fā)量不太大，幾乎不產(chǎn)生峰。（參照NPOC 測(cè)定原理）但是，二氧甲烷和三氯 jiawan 等水溶解
度小的有機(jī)物，POC 測(cè)定時(shí)產(chǎn)生尖銳而且大的峰。另外，丙酮、和甲基異丁基酮等產(chǎn)生非常寬的峰
或長(zhǎng)時(shí)間的拖尾，也有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)峰不結(jié)束的物質(zhì)。
其次，本儀器為除去在試樣吹氣時(shí)與 POC 成分一起產(chǎn)生的碳酸氣，連接填充氫氧化鋰的CO2
吸收器。因此，在容易被CO2 吸收器捕集的POC 成分（酯等）上顯示低值。從而，使用本儀器所
得的測(cè)定結(jié)果，作為揮發(fā)性有機(jī)碳不是的，請(qǐng)看成是本儀器的使用條件下的測(cè)定結(jié)果。而且，
POC 沒(méi)有明確所指。
TOC（總有機(jī)碳）的測(cè)定原理
TOC-V 采用的TOC 測(cè)定法有下列3 種。
·由 TC 和IC 的差求出的TOC（=TC-IC 法）
·采用酸性化通氣處理法測(cè)出的 TOC（=NPOC 法）
·NPOC 上加POC 的TOC（=POC+NPOC 法）
TC-IC 法
由 TC 和IC 的差求出TOC 方法。但是，一般都采用測(cè)定簡(jiǎn)便而且時(shí)間也短的NPOC 法。特別
是與TOC 相比IC 多的試樣（IC 幾乎占TC 全部的試樣），用差求出的TOC（TC 比IC 小的值）。包
含有TC 測(cè)定的誤差和IC 測(cè)定的誤差。由于TOC 測(cè)定的誤差大，使用NPOC 法。

另外，使用TOC/TN 催化劑、TOC 測(cè)定用高靈敏度催化劑時(shí)，由于在使用TOC/TN 催化劑時(shí)含
IC 超過(guò)10ppm，而使用TOC 測(cè)定用高靈敏度催化劑時(shí)含IC 超過(guò)5ppm 的試樣進(jìn)行TC 測(cè)定時(shí)檢出
率有下降的傾向，因此使用NPOC 法。
NPOC 法
zui一般的 TOC 測(cè)定方法。但是，在NPOC 測(cè)定的通氣處理中試樣起泡，試樣的一部分成為泡
有從注射器向外流出傾向的試樣時(shí)，由于TOC 成分在泡的部分濃縮，留在注射器內(nèi)的試樣中的TOC
有下降的傾向，因此，請(qǐng)使用TC-IC 法。
POC+NPOC 法
在試樣中 POC 達(dá)到不可忽視的程度時(shí)使用本方法。
TN（總氮）的測(cè)定原理
與 TC 測(cè)定同樣，試樣注入燃燒管（爐溫720℃）中時(shí)，試樣中的TN 分解成為一氧化氮。不過(guò)，
這時(shí)的氮?dú)膺€不是一氧化氮。這含有一氧化氮的載氣在除濕器（電子冷卻器）中冷卻、除濕后進(jìn)入
化學(xué)發(fā)光式氣體分析部，在這里檢測(cè)一氧化氮?；瘜W(xué)發(fā)光式分析部的檢測(cè)信號(hào)變成峰形狀，以下可
與TC 一樣，測(cè)定試樣中的TN 濃度。
TN 的檢出率
在 TN 測(cè)定中，試樣中氮的存在狀態(tài)對(duì)TN 的檢出率有很大影響。一般硝酸氮、亞硝酸氮、氨
氮和有機(jī)氮的大部分呈現(xiàn)高檢出率。但是，有機(jī)氮的一部分，例如，肼類、吡唑啉類、疊氮化合物
等按濃度有的也只達(dá)60~10%的檢出率。