TOC测定仪的原理及使用.ppt

TOC测定仪的原理及使用,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TOC,测定仪的原理及使用,1,TOC,测定仪的原理及使用,发展历程,仪器原理,仪器参数,应用范围,服务领域,TOC,测定仪,操作规程,TOC,定义及测定意义,2,TOC,的定义及测定意义,总有机碳,是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。水中有机物的种类很多，目前还不能全部进行分离鉴定。常以总有机碳（,TOC,）表示。,TOC,是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量，通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。但由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果。总有机碳的测定采用燃烧法，能将有机物全部氧化，比,BOD,或,COD,更能反映有机物的总量。,3,发展历程,德国,ELEMENTAR,元素分析系统公司是历史最悠久的有机元素分析仪器的研究和开发者，至今已有,100,多年的历史。,1973,年在水分析领域创建了第一台总有机碳分析仪,RapidC,。,随着技术的不断发展和深化，公司推出了全新标准的专利设计的总有机碳分析仪,liquiTOC,，被认为是水质领域碳元素分析概念的飞跃发展。,4,TOC,测定仪的原理,测定原理,广泛应用的测定方法是燃烧氧化,非色散红外吸收法。将一定量水样注入高温炉内的石英管，,900950,温度下，以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂，有机物燃烧裂解转化为二氧化碳，用红外线气体分析仪测定,CO,2,含量，从而确定水样中碳的含量。,5,TOC,的测定方法,直接测定法,将水样预先酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸盐分解生成的二氧化碳后再注入仪器测定。曝气过程中由于挥发性有机物的损失会造成误差，故测定结果为不可吹出有机物的碳值。,测定,TOC,的,两种方法,差减法,将同一等量水样分别注入高温炉（,900,）和低温炉（,150,），则水样中的有机碳和无机碳均转化为二氧化碳，,低温炉的石英管中有机物不能被分解氧化。将高、低温炉中测得的总碳,(TC),和无机碳,(TC),二者之差即为总有机碳,(TOC),。,6,技术参数,1.,通过在,900,高温分解及后置的催化剂燃烧，使碳完全氧化生成的,CO2,通过大浓度范围的红外检测器被测定，测量范围自动选择和转换。,2.,采用独特的动态燃烧系统，通过温度控制的反应器内，能对样品一次分析就获得,TC,、,TIC,、,TOC,。,3.,反应器的设计及小的动态炉制造独特，简洁而耐用，具有高分析性能。,7,操作规程,开机顺序：,1.,开启,PC+Printer2.,开启自动进样器,3.,开启,liquiTOC,主机,等待仪器初始化结束,4.,进入,liquiTOC,软件,5.,开启载气,:,设定气体钢瓶的减压阀的第二级表的压力指示,0.1-0.12MP(1.0-1.2 bar),此时，,PC,机压力显示：,0.95-1.0 bar,流速：,200 ml/min6.,仪器检漏,Option/Diagnosis,使用仪器专用的轮式夹,观察流速显示为零,.7.,仪器升温：催化剂加热炉：,800,8,常规分析（必须在空白测试之后）,1.System/Mode,，选择,TIC-NPOC2.System/Feeding,，选择自动进样器的重复进样次数,3.Text-View/Name,，双击,Name,下的一栏，输入“样品名称”,4.Conc.range,，双击,conc.range,下的一栏，选择并输入指定浓度,5.,样品测定：做两个,run in,（,20+20ppm TIC/TOC,），再做两个,blank,，然后进标样，检查测定结果的稳定性,6.,做完样品后，再测试去离子水,2,次，清洗管路,7.,样品全部测试完毕，仪器自动进入睡眠状态，自动关闭载气和降温，待,TOC,主机降温至,100,后，即可退出程序，关闭,PC,机和自动进样器。,9,注意事项：,1.,整个系统必须用去离子水,(TOC 0.5 mg/l),清洗直至到无,TOC2.,推荐工作范围：最大,500mg,样品称重或最大,100mgC,的绝对量,3.,分析刺激性化学品，酸，碱性溶液，溶剂，爆炸物或能组成爆炸物的材料清楚表明被禁止的。,10,服务领域,1,各种水样中有机碳含量的测定,2,环境工程中有机物的降解研究,11,注意事项,2,3,1,整个系统必须用去离子水,(TOC 0.5 mg/l),清洗直至到无,TOC,.,推荐工作范围：最大,500mg,样品称重或最大,100mgC,的绝对量,分析刺激性化学品，酸，碱性溶液，溶剂，爆炸物或能组成爆炸物的材料清楚表明被禁止的,12,TOC,、,BOD,5,和,COD,的比较,BOD,5,的测定原理及步骤,生化需氧量（,BOD,）是指在规定条件下水中无机物和有机物在微生物氧化作用下所消耗的溶解氧。,13,BOD,5,的测定原理及步骤,监测,BOD,前，一般先测定水样的,TOC,或,COD,的值，并根据测定值估计,BOD,的可能值，做几种不同的稀释比。,测定时，将已知体积样品置于稀释容器中，用稀释水或稀释接种水稀释到确定的稀释倍数，用虹吸法转移至两个培养瓶中。测定一组瓶的溶解氧浓度。放另一组瓶于培养箱中暗置培养,5,天后测定溶解氧浓度，按公式计算出,BOD,5,，最后从所得测定结果中选取合乎要求者。,14,BOD是生物化学和化学作用共同产生的结果，它们不象单一的，有明确定义的化学过程那样具有严格和明确的特性，可能会被水中存在的某些物质所干扰。,15,那些对微生物有毒的物质，如杀菌剂、有毒金属或游离氯等，会抑制生化作用，造成结果偏低。,水中的藻类或硝化微生物也可能造成虚假的偏高结果。,16,由于,BOD,5,操作繁杂,一般只测定,COD,Cr,值。,COD,Cr,是指在一定条件下，水中易被强氧化剂,(,重铬酸钾、高锰酸钾,),氧化的还原性物质所消耗的量,结果折算成氧,(O),的量,(,以,mg/L,计,),，它反映了水中受,还原性物质,(,主要是有机物,),污染的程度。,17,水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，但由于水中消耗强氧化剂的物质主要为有机物，因此,COD,是表示水体有机污染程度的指标之一。,18,此法存在的问题主要有：消解回流二小时耗能费时，用,Ag,2,SO,4,作催化剂，银盐价高造成监测成本高，用,HgSO,4,掩蔽氯离子造成二次污染。由于芳香族化合物特别是稠环、多环芳烃化合物很难氧化，所以用,COD,Cr,不能完全反应有机物污染程度。,19,总有机碳（TOC）是以水样中含碳量来表征有机物的含量，是将水溶液中的总有机碳氧化为二氧化碳,并且测定其含量，利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系,对水溶液中总有机碳进行定量测定。是对环境水体中有机物含量的一种估量，也是有机污染的综合指标之一。所有含碳物质,包括苯、吡啶等芳香烃类有毒有害物质均能反映在 TOC指标值中。,20,最关键的是,TOC,方法采用催化高温燃烧系统，氧化完全，可完全弥补,COD,Cr,法的上述缺点。且由于该法氧化率与理论值比较接近，比间接地通过,COD,的氧消耗来考察有机物的污染状况更能反映样品有机污染的实际程度。,21,反应过程中无需添加试剂，反应的产物是对环境无害的,CO,2,和,H,2,O,，因此，国外常用来评价水体被有机物污染的程度，但国内受经济发展的限制，应用较少。,22,二、,TOC,与,COD,Cr,的比较,1,测定原理和方法的比较,TOC,与,COD,Cr,的测定方法不同。测定,COD,Cr,是采用强氧化剂和加热回流的方法，只能将水中的有机物部分氧化,(,氧化率较低，其氧化率一般为,80,90%,，对于多环芳烃等复杂有机物的氧化率更低。,),，并且测定时间较长，即使目前一些快速测定仪器,采用比色法测定,),简化了操作过程，但测定时间仍在,2,以上；,23,而测定,TOC,是采用燃烧法或光催化法，能将水中有机物全部氧化，因此,TOC,比,COD,Cr,更能直接表示水中有机物的总量，并且测定时间短,(,不到,10min,即可测定一个样品,),。其测定结果的精密度、准确度均比,COD,Cr,的高。,24,2,结果表示法的比较,总有机碳（,TOC,）的测定是采用燃烧法，能将有机物全部氧化，因此常被用来评价水体中有机物污染的程度，结果用水体的有机碳的含量来表示，与氧的消耗无关。,化学需氧量（,COD,Cr,）是用消耗的氧来表示水中受还原性物质污染的程度，是有机物相对含量的指标之一。从理论上讲,COD,是用消耗的氧（,O,2,）表示耗氧量，,TOC,是用碳（,C,）表示耗氧量，两者的比例为,O,2,/C=32/12=2.7,，但计算值会略低于理论值,(2.7),。,25,工业废水具有废水成分复杂，不同行业的工业废水其主要污染物也完全不同的特点。但对于同一种工业废水来说，其成分是相对固定的，可以通过对其深入研究，寻找其,COD,Cr,与,TOC,的相关关系，建立了相关方程。,26,3,测定的自动化程度比较,COD,Cr,的测定不论是传统的加热回流法还是改进的仪器比色法，其耗时均长，自动化程度低。,TOC,则可实现连续自动在线监测。因此采用,TOC,表征水体水质有机污染程度这对于实现水环境质量自动化监测具有重要意义。,27,长期以来，西方国家和国内都采用化学耗氧量（,COD,Cr,）作为评价水体污染程度的综合性指标。但,COD,Cr,的测定存在费时和氧化不完全，消耗大量的昂贵试剂和有毒试剂，易造成环境的二次污染等局限性，从而使该指标的应用受到了一定的限制。,28,美国试验材料与协会（,ASTM,）于,1967,年把,TOC,方法列入,ASTM,试验法,D-2579,。,1969,年该法又被美国联邦水质污染控制委员会列入美国联邦水污染控制管理局（,FWPCA,）试验方法。,29,随着工业的迅猛发展，有机化工产品日益增多，约有50多万种化学物质污染环境。由干有机污染物成分复杂，分析各种有机成分难度太大，即使采用最现代化的分析仪器和高水平分析技术也不可能分析完全。日本、美国、英国和西欧一些国家始于八十年代末期用TOC作为有机污染物质的综合监测指标，方法简便快速，又能自动连续测定而被广泛采用。,30,目前美国主要以TOC指标来监测水体中的有机物含量。日本七十年代初期也开始把TOC指标列入日本工业标准（JIS，K0102），目前已发展到利用TOC方法取代传统的BODCOD比值法检验有机物的生物降解度。该方法准确、省工、省时和试剂消耗少，有着广阔的发展前景和利用价值。,31,