摘要：本文對用燃燒法測海水的TOC測定儀進(jìn)行了研究。用大量數(shù)據(jù)證明測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并針對測量過程中可能出現(xiàn)的問題提出了解決的方法。
關(guān)鍵詞：總有機(jī)碳（TOC） 燃燒法 穩(wěn)定性 ET1020A型TOC分析儀
總有機(jī)碳（Total OrganicCarbon，簡稱TOC），是以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。由于TOC的測定采用燃燒法，因此能將有機(jī)物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有機(jī)物的總量，因此常常被用來評價水體中有機(jī)物污染的程度。
近年來，國內(nèi)外已經(jīng)研制出各種類型的TOC分析儀。按工作原理不同，可以將它們分為燃燒氧化－非分散紅外吸收法、電導(dǎo)法、氣相色譜法、濕法氧化－非分散紅外吸收法等。ET1020A型TOC分析儀的測量原理就是被廣泛采用的燃燒氧化－非分散紅外吸收法，這種方法只需一次性轉(zhuǎn)化，流程簡單，重現(xiàn)性好，靈敏度高。
含鹽樣品中的有機(jī)碳和無機(jī)碳含量的測定一直倍受關(guān)注。很多沿海城市已發(fā)現(xiàn)海水侵入了他們的淡水系統(tǒng)，很多工廠必須分析過程中和排水口的含鹽水樣品。測知海洋中的有機(jī)碳的濃度，可以評估有機(jī)物在碳循環(huán)中的作用。
進(jìn)入海洋中的有機(jī)污染物主要來源于城市生活污水，人類及家禽、家畜的排泄物，造紙、食品等工業(yè)廢水。有機(jī)物的分解消耗大量氧氣，因此，對海洋環(huán)境的損害主要是使海水缺氧，從而引起包括魚、貝類在內(nèi)的海洋生物大量死亡，甚至使局部海域“荒漠化”。
通常認(rèn)為,海水中TOC的容許含量為3.0 mg/L。
測海水時很多TOC分析儀都面臨一個挑戰(zhàn)：水樣中含有大量可溶性鹵化物，例如鹽，會影響測量結(jié)果并對分析系統(tǒng)造成傷害。燃燒氧化型TOC分析儀，使用合適的催化劑，可以方便地分析含鹽水樣中的TOC含量。TOC的量等于TC與TIC值的差，因此，分析系統(tǒng)在測量TC與TIC時不能受高濃度鹽的影響。其他氧化碳的方法經(jīng)驗證明會有氯離子的干擾，同時填裝在燃燒管內(nèi)的催化劑也發(fā)現(xiàn)會有鹽沉積在表面而影響效率。例如，用低溫氧化法將碳氧化為二氧化碳時，被分析水樣中氯的存在通常會干擾碳的測定。這類儀器通常使用過硫酸鹽，結(jié)合紫外光提高氧化性能。作為氧化媒介的自由基會被氯離子消耗掉，這個過程大大增長了反應(yīng)時間，使分析過程過長，降低了監(jiān)測人員的工作效率。在反應(yīng)混合物中加入汞會在一定程度上抑制氯的影響，但如何解決汞帶來的廢棄物處理問題，又增加了工作人員的負(fù)擔(dān)。并且氯離子氧化為氯氣后，會腐蝕儀器的檢測器，又增加了儀器的維護(hù)成本。
ET1020A型高溫燃燒氧化TOC分析儀中，氯離子不會影響反應(yīng)速度，氯氣的濃度也很低。但鈉離子沉積（結(jié)晶）到燃燒管上會使石英管的維護(hù)變得重要。但它精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以很方便地用于含鹽溶液的總有機(jī)碳分析。燃燒管，去鹵管和其他進(jìn)行含鹽溶液分析時要進(jìn)行日常維護(hù)的部件都可以很方便地拆裝。
1 方法原理
差減法測定總有機(jī)碳
將試樣連同凈化空氣（干燥并除去二氧化碳）分別導(dǎo)入高溫燃燒管（680℃）和無機(jī)碳反應(yīng)室中，經(jīng)高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧化，使有機(jī)化合物和無機(jī)碳酸鹽均轉(zhuǎn)化成為二氧化碳，經(jīng)無機(jī)碳反應(yīng)室的水樣受酸化而使無機(jī)碳酸鹽分解成二氧化碳。其所生成的二氧化碳依次引入非色散紅外線檢測器。由于一定波長的紅外線可被二氧化碳選擇吸收，在一定濃度范圍內(nèi)二氧化碳對紅外線吸收的強(qiáng)度與二氧化碳的濃度成正比，故可對水樣總碳（TC）和無機(jī)碳（IC）進(jìn)行定量測定。
總碳與無機(jī)碳的差值，即為總有機(jī)碳。
2 試驗部分
為對ET1020A型燃燒法TOC分析儀的使用及其可靠性有進(jìn)一步了解，我們做一個試驗：反復(fù)測量由100ppm有機(jī)碳和10ppm無機(jī)碳構(gòu)成并添加3%氯化鈉的混合樣品。
2.1 儀器
ET1020A型TOC分析儀。
2.2 試劑
所用水均為無二氧化碳蒸餾水。
① 鄰苯二甲酸氫鉀（簡稱KHP，KHC8H4O4）：優(yōu)級純。
② *（Na2CO3）：優(yōu)級純。
③ 氯化鈉（NaCl）：分析純。
④ 有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：C＝400ppm。
稱取鄰苯二甲酸氫鉀（預(yù)先在110～120℃干燥2h，置于干燥器中冷卻至室溫）0.8500g，溶解于水中，移入1000ml容量瓶內(nèi)，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，在低溫（4℃）冷藏條件下可保存48d。
⑤ 無機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：c＝400 ppm。
稱取* （預(yù)先在干燥器中干燥）1.400g和*（預(yù)先在105℃干燥2h，置于干燥器中，冷卻至室溫）1.770g，溶解于水中，轉(zhuǎn)入1000ml容量瓶內(nèi)，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。
⑥ 混合樣品溶液：TOC＝100 ppm，TIC=10 ppm，3%NaCl。
準(zhǔn)確吸取125.00ml有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于500ml容量瓶內(nèi)；再準(zhǔn)確吸取12.50ml無機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液，置于500ml容量瓶中；將15gNaCl溶于100ml水中，再倒入容量瓶。用水稀釋至標(biāo)線，混勻。此溶液用時現(xiàn)配。
2.3 試驗步驟
① 開機(jī)，儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
② 清洗管路。
③ 調(diào)用工作曲線，測量樣品。
④ 試驗做三天，共進(jìn)500次樣，每次測量約8分鐘。
3 數(shù)據(jù)分析
測量選擇的樣品環(huán)規(guī)格是100μl。
由于測量數(shù)據(jù)繁多，在這里不一一列出了，以圖1表示。
圖1中的數(shù)據(jù)計算結(jié)果：平均值＝101.19ppm?? RSD＝1.05%
圖1 含3%鹽水混合樣品測量數(shù)據(jù)分析圖
計算結(jié)果表明，用ET1020A型TOC分析儀分析含鹽混合樣品，測量誤差在5%以內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2%，穩(wěn)定性很好。
4 結(jié)論及討論
4.1 ET1020型TOC分析儀很適合分析含鹽水樣，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都不受鹽分的干擾。
4.2 在分析含3%鹽分的水樣時，測量的三天內(nèi)儀器沒有受到鹽在催化劑上沉積的影響。穩(wěn)定性表現(xiàn)很好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2%以內(nèi)。
4.3 鹽在催化劑上沉積過多會影響TC的測量。因為沉積后會改變?nèi)紵隣t內(nèi)的溫度，從而改變爐內(nèi)氣流，導(dǎo)致紅外探測器的信號發(fā)生改變。
4.4做較多含鹽水樣，須要去除燃燒爐內(nèi)的鹽沉積。高鹽水樣比低鹽水樣清潔次數(shù)多。清潔次數(shù)也與樣品環(huán)的規(guī)格有關(guān)，樣品環(huán)體積越大，清潔次數(shù)越多。
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