總有機碳分析儀通過氧化分解、檢測技術及樣品預處理等環節的協同作用,精準區分與測量水樣中不同形態的有機碳(如溶解性有機碳、顆粒態有機碳、揮發性有機碳等),其核心原理與實現方式如下:
一、氧化分解:統一轉化為可檢測的二氧化碳
總有機碳分析儀的核心步驟是將不同形態的有機碳氧化為二氧化碳(CO?),常用方法包括:
高溫催化燃燒法:在680-950℃高溫下,以鉑或三氧化二鈷為催化劑,使有機物氧化為CO?。該方法適用于高濃度有機碳樣品(如工業廢水),能分解難降解有機物。
紫外氧化法:利用185nm紫外光照射樣品,結合過硫酸鹽催化劑,將有機碳氧化為CO?。此方法對低濃度樣品敏感,但難以處理高鹽度或復雜基質樣品。
濕法氧化:通過強氧化劑(如過硫酸鉀)在加熱條件下氧化有機碳,操作簡便,但氧化效率受樣品成分影響較大。
二、檢測技術:通過二氧化碳濃度定量有機碳
氧化生成的CO?通過以下技術檢測,結合樣品處理方式區分不同形態有機碳:
非色散紅外檢測(NDIR):CO?對特定波長紅外光具有選擇性吸收,吸收強度與濃度成正比。通過測量吸收值,可定量總有機碳(TOC)含量。
電導率法:利用氧化反應前后樣品電導率的變化,計算總碳與無機碳的差值,間接得到TOC。此方法抗干擾性強,適用于高鹽度樣品。
三、關鍵方法:實現形態區分與精準測量
差減法:
原理:將水樣分別注入高溫燃燒管(測量總碳TC)和低溫反應管(測量無機碳IC)。TOC=TC-IC,可區分溶解性有機碳(DOC)與無機碳。
應用:適用于地表水、飲用水等常規樣品。
直接法:
原理:水樣酸化后曝氣驅除IC生成的CO?,再注入高溫管測量剩余有機碳(NPOC,不可吹出有機碳)。
局限:可能損失揮發性有機物,適用于低揮發性樣品。
過濾與酸化預處理:
過濾:使用0.45μm濾膜分離DOC與顆粒態有機碳(POC)。
酸化:去除IC干擾,確保TOC測量準確性。
四、應用場景與優勢
總有機碳分析儀通過上述方法,可精準區分水體中不同形態有機碳,為水質監測、制藥、半導體等行業提供關鍵數據。例如,在飲用水安全檢測中,可量化DOC含量以評估消毒副產物風險;在工業廢水處理中,可監測POC變化以優化處理工藝。其高靈敏度(檢測限低至0.01mg/L)與抗干擾能力,確保了結果的可靠性。