TOC分析仪原理与十大检测方法

TOC分析仪概述

总有机碳（Total Organic Carbon，简称TOC）分析仪是用于测量水体中有机物质总量的重要工业仪表。它以碳的含量来表示水中有机物的综合指标，可直观反映有机污染程度。

TOC分析仪被广泛作为评价水体有机物污染程度的关键参考指标，在工业用水、地表水、废水处理等领域应用普遍。

TOC分析仪的核心原理是：先将水中有机物的碳氧化成二氧化碳，消除干扰因素后由二氧化碳检测器测定，再由数据处理将二氧化碳气体含量转换为水中有机物的浓度。

经过不断研究实验，TOC检测方法已从传统的复杂技术渐渐变得便捷准确。以下为目前主流的十大检测方法。

该方法在氧化之前经磷酸处理待测样品，去除无机碳，而后测量TOC浓度。现代TOC连续分析仪中绝大部分采用湿法氧化。

湿法氧化对于复杂水体（如腐殖酸、高分子量化合物等）氧化不充分，因此不适用于TOC含量高的水体，但对常规水体如地表水效果良好。

高温催化燃烧氧化的应用时间远比湿法氧化迟，但因高温燃烧相对彻底，可适用于污染较重的江河、海水以及工业废水等水体。

其方式与湿法氧化相同，不过采用紫外光（185nm）照射原理，在样品进入紫外反应器之前去除无机碳，得到更精确的结果。

紫外氧化法对于颗粒状有机物、药物、蛋白质等高含量TOC不适用，但可用于原水、工业用水等水体。

这种方式是紫外氧化和湿法氧化两者协同作用，相互补充、相互促进，氧化降解效果优于其中任何一种方法。

针对紫外氧化无法用于高含量TOC水体，两者的协同可以测量污染较重的水体。因其适用性强、可测范围广泛的特点而普及度高，技术成熟。

该法是近年来开始应用的技术，其原理是在温度补偿前提下，测量样品在紫外线氧化前后电阻率的差值来实现的。

但该方法对被测量水体来源要求比较苛刻，只能用相对洁净的工业用水和纯水，应用方向单一。

紫外吸收光谱用于TOC的检测分析最早可追溯到1972年，Dobbs等人对于254nm处紫外吸光度值（A）和城市污水处理二级出水及河水的TOC之间线性关系进行了研究。

经过几十年发展，由于具有快速、不接触测量、重复性好、维护量少等优点，该方法的应用得到飞速发展。

该法中涉及的主要器件是电导池，它由参比电极、测量电极、气液分离器、离子交换树脂、反应盘管、NaOH电导液等组成。

电导池的优点是价格低、易普及，但稳定性较差。

利用臭氧的强氧化性，采用臭氧氧化作为TOC的检测技术，具有反应速度快、无二次污染以及较高的应用价值。故此方法的应用前景非常可观。

超声化学已成为一个蓬勃发展的研究领域，声致发光的研究已涉及到环境保护领域。我国相关学者在基础研究和应用研究方面做了大量工作，近年来这一独特的方法已经得到专家认可。

该方法具有无二次污染、不需添加试剂、设备简单等优点。

适用于盐分高的应用，超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation — SCWO）技术原先被用于处理大体积废水、污泥和被污染过的土壤。

现被运用于商业实验室TOC分析仪，将进样水的温度和压力提升至高于水的临界点（375°C和3,200psi）时，有机废物迅速被水中的氧化剂彻底氧化。

超临界水的特性可以使有机碳极高效、快速地氧化为二氧化碳，即便存在使用非超临界氧化方式时会造成负干扰的氯化物及其他无机物也无妨。

TOC分析仪的检测方法多样，各有其适用的水体范围和优缺点。工程技术人员与采购人员应根据实际水样特性、TOC浓度范围、精度要求及预算，选择最合适的检测方法。

对于常规地表水，湿法氧化-NDIR或紫外氧化-NDIR是经济可靠的选择；对于污染较重的工业废水，高温催化燃烧-NDIR或紫外-湿法氧化-NDIR更为合适；高盐分废水则可考虑超临界水氧化法。