水质TOC分析仪器的现状及其检测技术的新进展

　　1　引　　言

　　总有机碳(TOC)代表了水中所含有机物的总和,它反映了水中被有机物质污染的程度,因此对于它的检测是一种全面反映水质的手段。目前,总有机 碳分析测量已经广泛地应用在地表水、饮用水、海水、工业用水、制药用水等的监测,实际上已经成为世界上水质量控制的主要检测手段。

　　当前,用于TOC检测的仪器很多,这些仪器的设计思路相同,那就是先将水中的有机物质氧化为二氧化碳,然后检测二氧化碳的量来确定TOC浓度。 这就涉及到氧化有机物质的氧化方法问题和检测二氧化碳的检测手段问题。对于氧化技术,主要有以下四种,即高温氧化法、加热的过硫酸氧化法、紫外线加过硫酸 氧化法、紫外线氧化法。而通过美国试验材料科学会(ASTM)认证的二氧化碳检测方法只有两种,那就是非色散红外探测(NDIR)和薄膜电导率探测。下面 以高温氧化-NDIR模式为例来说明TOC分析仪的工作原理。

　　将试样连同去除二氧化碳后的干燥空气分别导入高温燃烧管(900℃)和低温燃烧管(160℃)中,经高温氧化后的有机碳与无机碳均转化为二氧化 碳(总碳),经低温反应后的水样受酸化使无机碳酸盐分解为二氧化碳,而有机碳则仍然存在。将所生成的二氧化碳依次导入非分散红外检测器。由于一定波长的红 外线被二氧化碳选择性地吸收,在一定浓度范围内二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓度成正比,故可以对总碳和无机碳的量进行测定。两者求差即可得到 TOC的浓度。另外,也可以事先通过低温酸化去除无机碳,然后直接检测TOC含量。

　　2　TOC分析仪的现状

　　根据不同的氧化技术和探测方法,各种各样的总有机碳分析仪被研究开发出来,广泛地运用于生活生产的各个领域。目前世界上的TOC分析仪的氧化技 术以高温氧化为主,但是,在美国USP643中也明确规定了加热的过硫酸氧化法、紫外线加过硫酸氧化法的法定地位。至于紫外线氧化法,在日本药局方已经获 得认证并且早已在日本广泛地应用,而在欧美等国的行政主管部门却并未获得认可。在二氧化碳的探测技术方面,薄膜电导率探测虽然已经获得世界范围的认可,但 是探测技术的主流仍然是非散射红外探测。表1中详细列举了当今主要的TOC分析仪的情况。

　　3　TOC测量技术的新进展

　　前述的TOC检测方法经过几十年的发展与完善,已经成为较经典的技术应用于生产生活的实际。但是,传统技术本身存在的局限性和他们应用于实际的 难易程度,决定了它们的主导地位将并不是一成不变的。事实上对新的检测技术的研究从来就没有停止过,而这些研究的成果则主要表现为对新的氧化技术的采用和 对传统思路的根本革新上。