toc測定儀 ,TOC分析儀之路任重道遠

? ? 總有機碳(Total Organic Carbon，簡稱TOC)是以碳含量表示水體中有機物質總量的綜合指標，是以有機物必不可少成分之一代表了水體中所含有機物質的總和，直接反映了水體被有機物質污染的程度。

　　目前，TOC測量已經廣泛地應用到江河、湖泊以及海洋、地表水等監測，對于飲用水、工業用水、生活污水、生產廢水等方面的質量控制，TOC同樣是重要的測量參數。實際上，TOC測量已經成為世界上水質量控制的主要檢測手段。

　　2000年，國家環境保護總局發布的《環境監測儀器發展指南》中“TOC分析儀”被列為重點發展的儀器；“十五”、“十一五”期間的(863計劃)都把TOC列為重點研究內容，中國的TOC分析儀研制進入新的研發階段。

國產TOC分析儀研發要點

　　“TOC監測項目的開展與TOC分析儀器的國產化研發，無疑對于我國的有機污染物監測具有積極的動作用。但也應當清醒地認識到，目前的TOC熱也存在著許多隱憂，若不及早預防，很可能使我國的TOC自動分析儀國產化工作走上彎路?！?徐滋秋教授鄭重地toc測定儀說到，并就當前需要解決的認識問題與技術問題向我們作了具體的介紹。

　　1、確定適合的TOC分析儀國產化起點

　　“目前，我國絕大多數TOC研究單位是仿制或組裝國外產品。進口儀器往往不適應我國的水質狀況、監測標準，操作要求也較高，價格也較貴?！?/span>

　　從近幾年來我國引進與使用較多的國外TOC分析儀的性能特點來看，同檔次的產品相當、各有千秋；最新研制的TOC分析儀也有低檔機、中檔機和高檔機。

　　“我國地域廣闊，各地在水質特點、經濟實力、技術與人才等方面差異較大，因此，在國產化過程中，TOC分析儀的起點，不應局限在一個檔次，也不必一味追求高檔次?！?/span>

　　2、根據實際應用選擇適當的型式與方法

　　“TOC分析儀有多種結構型式，各有其特點與最適用場合。在國產化研制過程中，各研制單位宜按照自己的優勢與特長，有針對性地選擇適于我國國情的型式與方法?！?/span>

　　(1)氧化方法 現狀

　　TOC測定方法是由道氏化學公司發明，它的基本原理是：首先把水中有機物的碳氧化成CO₂，消除干擾因素后由CO₂檢測器測定，再由數據處理把CO₂氣體含量轉換成水中有機物的濃度。對于水中的無機碳，采用單獨測定或酸化后去除。

　　有機碳的氧化分干法氧化(高溫燃燒法)和濕法氧化，徐滋秋教授就當前兩種方法所采用的技術、試劑等向我們做了介紹。

　　從溫度方面看：德國LAR公司的Quick TOC儀采用1200°C的超高溫無催化劑方式，島津的TOC-V采用680°C催化法；歐美絕大多數TOC儀以及煙臺研制、生產的TOC-2000D，采用950°C左右的高溫催化法。

　　在催化劑方面，目前德國耶拿的micro N/C和 multi N/C3000用氧化鈰作催化劑，德國Maihak以鈀和氧化鋁作催化劑；島津TOC-V用鉑作催化劑；還有多數TOC儀器廠商以氧化鈷作催化劑。

　　高溫氧化管的材料目前主要有兩種，高溫陶瓷(剛玉)材料1200°C以上不變形，制作要求高，需大批量生產，德國LAR的Quick、耶拿的micro N/C和 multi N/C3000、Maihak的TOCOR2和TOCOR20采用高溫陶瓷材料，它的缺點是溫度系數較大，經常啟/停易裂紋、漏氣報廢，而且價格高，難以承受；石英材料1100°C以下不變形，加工較簡單、價格適中，大多數TOC分析儀選用石英材料。

　　濕法氧化是以氧化劑輔以外部能量把有機物中的碳氧化成CO₂的方法。它的應用時間遠比高溫燃燒催化氧化法早，在現代的TOC連續分析儀中，絕大部分都是濕法氧化。當前濕法的氧化劑主要有過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨以及臭氧、雙氧水、過氧化鉀、光催化劑二氧化鈦等；外部能量主要有加熱、加壓、紫外光及微波。

　　過硫酸鹽在當今的濕法TOC分析儀中廣泛使用；美國STAR的TOC-3000型分析儀、美國GE的400型、800型、900型Sievers系列TOC分析儀采用臭氧氧化法；美國STAR的TOC-4000型分析儀、美國ThomTon的TOC-502P分析儀采用紫外光氧化法，煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用紫外光氧化。

　　(2)檢測器 比較

　　CO₂檢測的方法研究也很多，經無數次的試用、改進、淘汰，目前使用最多的是紅外，其次是電導然后是庫侖等。

　　“庫侖法檢測器在美國Coulometrics的System130、美國UIC的CMI燃燒催化氧化TOC儀和System230紫外過硫酸鹽氧化法TOC儀中使用。”

　　“電導檢測在美國ThomTon的TOC-502P分析儀及美國GE的400型、toc測定儀800型、900型Sievers系列TOC分析儀中使用。電導檢測器的優點是靈敏度高、線性范圍寬、價格低，缺點是受外界溫度影響大。只要做好恒溫措施或溫度補償完全可以達到TOC分析儀的性能要求。煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用電導檢測器，但煙臺的電導檢測器具兩個電導池，一個測量池、一個參比池。”

　　“NDIR的特點是直接測定CO₂含量，無需二次轉換，精度高；但適合在TOC分析儀上使用的國產NDIR還不過關，體積大、價格高，是TOC分析儀國產化的最大難題之一。”

　　(3)進樣器 難點

　　“自動進樣器特別是高精度進樣器、高精度蠕動泵不能制造，是全國精密加工技術普遍存在的問題，也是TOC分析儀國產化中的一個瓶頸?！?/span>

　　“水質自動監測儀一旦投入運行，零部件的損耗數量很大；采用進口儀器，常常由于零部件的價格過高，而出現‘買得起馬配不起鞍’的問題；因此，在國產化的研究中，應重視零部件的研制開發，絕不能搞進口零部件的簡單組裝之路?！?/span>

　　“任何一種方法，任何一種TOC自動測定裝置，都有自己的長處，也都有缺陷，不可能十全十美。用戶需要充分了解本部門的水質狀況，選擇最合理的機型，研制單位亦應根據不同的水質狀況，開發出不同特點的儀器，才能滿足環保工作的需要。”