一.工作原理:

本仪器采用紫外氧化的原理，将样品中的有机物氧化为二氧化碳，二氧化碳的测试采用的是直接电导率法，通过测试经过氧化反应的样品的总碳含量和未经过氧化反应的样品总无机碳的含量差值来测定总有机碳含量，即：总有机碳（TOC）=总碳（TC）-总无机碳（TIC）。

二.产品特点:

1.仪器采用便携设计，使用轻便，方便移动至取样点。

2.采用嵌入式系统，触摸屏设计，纯中文操作方便简易。

3.针对制药用水（TOC含量在1000ppb以下）总有机碳含量的检测设计，进行检测。

4.配备大量的储存空间，能够存储大量的测试数据。

5.中文打印，输出测试参数、测试结果。

6.在使用、贮存和更换过程中不需要气体或试剂，无移动部件，减少维修和维护成本。

7.当测试样品浓度超过规定限度，仪器能够自动报警，并输出控制信号。

8.符合国家2010版《中国药典》规定的测试方案，可以提供 IQ/OQ/PQ 服务。

三.性能规格:

测量范围：0.01mg/L～1.000 mg/L（此处可调，换传感器浓度可调整）

精 度：±4% 测试范围

分 辨 率：0.001mg /L

分析时间：连续分析

响应时间：6分钟之内

检测极限：0.001mg /L

样品温度：1- 95℃

重复性误差：≤ 3%

电源要求/功能：220V

显 示 屏：彩色触摸屏

四.应用领域：

  制药用水（纯化水、注射用水）的在线监测和实验室测试，以及清洁验证；环保测试、电子行业、食品行业等。

水中有机物的污染情况被越来越重视。TOC的检测*，各种类型的TOC分析仪器在这些部门也得到了比较广泛的应用。TOC分析仪/TOC测定仪由两部分组成，高温消解装置，分析装置

产品说明:

总有机碳（TOC）分析仪采用*的双波长紫外氧化技术，精度高、灵敏度高。高性能CPU，触摸屏智能化控制，具有离线分析和在线分析选配功能，配制外置式打印机，人性化的设计理念，更换UV灯和泵管不用拆开机箱，操作简单、方便，实现了分析仪器国产化。符合《中国药典》2010版附录 VIII R制药用水中总有机碳测定法，满足药典对仪器的要求：①TOC=TC-TIC，②系统适用性试验，③检测灵敏度（等于或小于0.001mg/L）。

五.主要特征:

1、高精度、高灵敏度，操作简单。

2、人性化操作界面，有一键运行功能，自动管路清洗功能。

3、高性能CPU，触摸屏设计，超大640*480点阵真彩显示器。

4、不用拆开机箱更换UV灯和泵管。

5、检测上限可设定，自动上限报警功能。

6、具有RS232数据接口，历史数据可存储6个月。

7、离线检测和在线检测可选配。

8、具有打印功能

六.主要配置

主机  一台

触摸屏  （镶嵌到仪器中）

微型打印机    一台

进样管及出样管各    一条

电源线   一套

产品说明书   一份

产品合格证   一份

产品装箱单   一份

自查

目的：中国2010年版GMP 要求制药企业对生产设备进行清洁验证，总有机碳TOC分析是适用于清洁验证的分析方法。

方法：对*的生产设备，建立了淋洗法与擦拭法结合的清洁规程。用TOC 分析仪检测清洁验 证的样品。

结果：TOC 分析*得到良好的线性、回收率及精确度， 建立的清洁验证规程可行,对实际的清洁验证样品检测，TOC数据重现性良好，低于设立的允许残留限值。

结论： TOC方法适用于制药设备的清洁验证，TOC表征所有的有机物污染程度，为设备清洁验证提供了有力的安全性和可靠性。

测定碳的原理及方法：

下面针对TOC仪器的测定原理、TOC分析方法及分析的步骤进行介绍。

测定原理

总有机碳（TOC），由专门的仪器——总有机碳分析仪（以下简称TOC分析仪）来测定。TOC分析仪，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，从而对水溶液中总有机碳进行定量测定。

市面上常见的TOC分析仪都有两大基本功能：*，首先将水中的总有机碳充分氧化，生成二氧化碳CO2；第二，测试新产生的CO2.不同品牌和型号的TOC分析仪的区别在于实现这两大基本功能的方法不同。常用的氧化技术有：燃烧氧化法、紫外线氧化法以及超临界氧化法；而对CO2的检测方法又分：非分散红外线检测，直接电导率检测以及选择性薄膜电导率检测。

紫外线氧化法

使用UV灯照射待测水样，水会分解成羟基和氢基，羟基和氧化物结合会生成CO2和水，然后检测新生成的CO2即可计算出总有机碳含量。在使用紫外线氧化法时，通过添加*，过硫酸盐等可以提高氧化能力。紫外线氧化法的优点是氧化效率高，保养简单，缺点是UV灯管需要定期更换。

燃烧氧化法

其中燃烧氧化—非分散红外吸收法优势是只需一次性转化，流程简单、重现性好、灵敏度高，缺点是探测器需频繁校准，体积大及预热时间长，必须使用酸、催化剂和载气。

TOC分析仪主要由以下几个部分构成： 进样口、无机碳反应器、有机碳氧化反应器（或是总碳氧化反应器）、气液分离器、非分光红外CO2分析器、数据处理部分。

燃烧氧化—非分散红外吸收法，按测定TOC值的不同原理又可分为差减法和直接法两种。

⒈差减法测定TOC值的方法原理

水样分别被注入高温燃烧管（900℃）和低温反应管（150℃）中。经高温燃烧管的水样受高温催化氧化，使有机化合物和无机碳酸盐均转化成为二氧化碳。经反应管的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成为二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次导入非分散红外检测器，从而分别测得水中的总碳（TC）和无机碳（IC）。总碳与无机碳之差值，即为总有机碳（TOC）。

⒉直接法测定TOC值的方法原理

将水样酸化后曝气，使各种碳酸盐分解生成二氧化碳而驱除后，再注入高温燃烧管中，可直接测定总有机碳。但由于在曝气过程中会造成水样中挥发性有机物的损失而产生测定误差，因此其测定结果只是不可吹出的有机碳值。

TOC技术简析
 
总有机碳（TOC），由专门的仪器——总有机碳分析仪（以下简称TOC分析仪）来测定， TOC分析仪具有流程简单、重现性好、灵敏度高、稳定可靠、测定过程一般不消耗化学药品、基本上不产生二次污染、氧化*等优点。
测定原理基于把不同形式的有机碳通过氧化转化为易定量测定的二氧化碳，利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系，从而对水溶液中TOC进行定量测定。根据工作原理的不同，可以分为燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、气相色谱法、湿法氧化-非分散红外吸收法等，其中燃烧氧化-非分散红外吸收法只需一次性转化，流程简单、重现性好、灵敏度高，应用比较普遍。我国的国家标准GB13193-91就是采用的燃烧氧化-非分散红外吸收法。
TOC测定通常分为直接测定法和间接测定法。直接测定法一般是通过将无机碳（IC）除去后测定全碳（TC）的方法，适用于测定IC含量高的水样，但容易损失水样中挥发性的有机碳（POC）。
IC的处理方法采用酸化曝气处理法，将水样酸化至pH<3，CO32-和HCO3-转化成碳酸，产生二氧化碳，再通过曝气去除CO2。由于在曝气过程中会造成水样中挥发性有机物（VOC）的损失，因此直接法的测定结果仅能代表不可吹出的有机碳（NPOC）含量。样品中无机碳含量较高时，因其干扰对有机碳的测定，所以必须消除废水中无机碳的干扰，在测定前要对样品进行预处理。
在间接测定法中，TOC是通过TC减去IC得到，将所有的碳氧化得到TC，IC则是通过测定样品经酸分解的CO2量得到的，适用于测定IC比TOC低的水样。
差减法存在以下几方面的不足：（1）差减法对水样进行两次测定，分别得出IC和TC，所以要求配备一个外接采样器，以保证IC和TC测定时的水质*，这在污染物有时空分布的情况下，是很难做到的；（2）由于要分别测定水样的IC和TC，故在仪器标定时也同样要求IC和TC两种标样，这样就增加了仪器的复杂程度；（3）测量周期较长；（4）对产生的CO2量进行两次积分测量增大了仪器的误差。
1、氧化技术
测定TOC时使用的氧化有机污染物的方法分为干法氧化和湿法氧化两类，更具体来说，主要有以下几种：高温催化燃烧氧化、过硫酸盐氧化、紫外光（UV）/过硫酸盐氧化、紫外光（UV）氧化等。干法氧化（高温催化燃烧氧化）的特点是检出率较高，氧化能力强，操作简单、快速。湿法氧化特点是准确度高、进样量大、灵敏度高、安全性能好，但费时。
（1）高温催化燃烧氧化
是在高温下燃烧水样中的有机物，使其转化为CO2，如果温度控制合适，且催化剂效果良好时，这种方法是氧化效率zui高的方法，因此，也被认为是一种zui准确的方法，可以作为校准其他方法的标准。
液体样可直接注入燃烧管，也可在燃烧前进行蒸发。若直注入，挥发性有机物（VOC）与生成的气体一起高速扫过燃烧管，导致测得的有机碳值降低；若燃烧前进行蒸发，有机化合物也可能挥发。
当温度高于1000℃~1100℃时，O2可使样品中的有机碳被氧化；温度较低时，要使氧化反应*进行就需要催化炉。950℃时，可选择Cr2O3、CoO和CuO；680℃时，可选用过渡金属的氧化物，如铂（Pt）、铜（Cu）、铱（Ir）和镍（Ni）等。
目前，大多数干法氧化采用950℃的高温加催化剂，少数采用680℃加催化剂，680℃能延长石英管的使用期限，改善重复性。
燃烧氧化法的zui低检测限为1.0mg/L。进样量过小会影响重现性和降低方法灵敏度，但进样量又不能太多，否则将影响气化效率。通常测试几个mg/L时，进样量以30～50微升为宜；测试在几十个mg/L以上时，进样量可在10～30微升范围内选择。由于废水中TOC含量较高，对于不同污水样品，在测定过程中要适当加以稀释，使其测定值在标准曲线的线性范围内，从而保证测定值的准确。

（2）过硫酸盐氧化
过硫酸盐通常用于水样中可溶性有机碳（DOC）的测定，过硫酸盐是氧化剂，反应过程中，在高温高压条件下，过硫酸盐氧化有机物质生成CO2。在加入过硫酸盐前必须去除无机碳，因为需要测定反应生成CO2的量。
在天然水中，过硫酸工作温度接近100℃时，有机分子和生物聚合物的回收率>95%；在海水中，测得的DOC减少50%~75%，海水这种明显的不*氧化是由于可溶性有机物分子粒径分布以及被氧化的化合物在自由基反应中活性减弱引起的。
高浓度的Cl-将干扰反应，导致所测得的DOC量偏低，这可以通过使用较高浓度的过硫酸盐或延长反应时间来解决，也可以加入Hg2+来络合Cl-。但是，随着温度的增加，过硫酸盐也会像重铬酸盐一样分解，且分解速率比氧化速率快。因此，为了缩短有机物与过硫酸盐的反应时间，应该增加氧化剂的浓度而不应升高温度。
（3）紫外光（UV）氧化
在紫外光（185nm）的照射下，液体样能连续不断的生成氧化剂。有报道只使用紫外光就能使所有的DOC被氧化，但颗粒物及胶体不能被*氧化。现在，流动系统在TOC测定中的应用已非常普遍，许多商品分析仪都包括了紫外消解单元。紫外光氧化测定水和废水中的TOC已列为ISO标准和德国、美国、日本等国的标准方法。
为了得到更精确的结果，样品中的无机碳在注入紫外反应器前除去。在紫外光氧化过程中，为了加快有机物的分解，人们常用*（TiO2）作光氧化的催化剂。TiO2是目前*的性能的光催化剂。TiO2光催化氧化法已经获得了实际的运用，但至今没有获得美国试验材料协会的认证。
（4）紫外光（UV）/过硫酸盐氧化
在UV/过硫酸盐氧化法中，是向水样中加入过硫酸盐并混合均匀后，用紫外光（UV）照射，这种方法水样中大的颗粒物不能被*氧化，其氧化效率受水样中有机污染物的形态影响。是紫外氧化和湿法氧化两者协同作用，相互补充，相互促进，氧化降解效果优于其中任何一种方法，但是存在装置相对复杂，运行成本高的特点。过硫酸盐辅以紫外氧化法的瓶颈是紫外灯发射的紫外线波长和强度。
氧化方法还有臭氧氧化法、超声空化声致发光法等。其中，臭氧的氧化能力在天然元素中仅欠于氟，采用臭氧氧化方式来作为TOC检测技术，优点是反应速度快，无二次污染，具有较高的应用价值。但是臭氧的利用率较低，单纯的臭氧氧化能力常常不足，为了提高臭氧氧化效率，可加入双氧水辅助氧化。
关于氧化技术，一般认为，高温燃烧法发展趋势越来越好，主要有以下两个优势：一是氧化效率高，样品适应性强；二是仪器的功能可拓展性强，如燃烧法可以做固体样品，可以扩展测定总氮指标等。但高温燃烧法也存在一些问题，一是进样量很少，仅几十微升，难以取得代表性的样品；二是我国污染源要求监测含悬浮物（SS）的水样，用微量进样器进样有困难。而湿法氧化不存在上述问题。
2、检测技术
有机碳燃烧所产生的CO2的检测方法有非色散红外吸收法（NDIR）、电导法、库仑计法及气相色谱法等。
（1）非色散红外吸收法（NDIR）
除具有对称结构又无极性的双原子气体和单原子气体外，绝大多数的气体(包括水蒸气)都具有吸收红外线的能力。每种气体仅对各自的特征波长的辐射能具有强烈的吸收能力，而对此波长以外的辐射能则很少吸收。例如二氧化碳在4.26μm、一氧化碳在4.65μm、甲烷在3.35μm波长时具有强烈吸收能力。由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收，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，故可对水样TC和IC进行定量测定。
NDIR由光源、气室和检测器三部分组成。NDIR的稳定性好、测量范围宽、精度高、灵敏度高、检出限低，是理想的二氧化碳检测器，水、高含量的SO2和SO3、卤化物及其他离子溶液将干扰检测。
非色散红外线吸收法也是我国GB13193-91规定的标准方法。而TOC测定仪国产化的技术难点主要是NDIR。
（2）电导法

 

电导池由参比电极、测量电极、气
—液分离器、离子交换树脂、反应盘管、NaOH电导液等组成。它的测量原理是：当反应气流过电导池反应盘管时，其中的CO2与电导液NaOH在反应盘管中充分接触，反应生成Na2CO3。因为NaOH的电导率与Na2CO3的电导率不同，测量电极检测到的信号发生变化，它们的差值与CO2成正比，从而完成对CO2的测量。Na2CO3在通过离子交换树脂时，还原出OH-，保持OH-浓度不变。电导池的优点是价格低、易普及，但稳定性较差易受环境因素影响。
（3）库仑计
库仑计由光源、光电传感器、铂电极、银电极、乙醇氨、指示剂等组成。它的测量原理是：当反应气流过库仑计时，其中的CO2与乙醇氨反应生成可以滴定的乙醇氨基甲酸，并使指示剂褪色。光电传感器监测颜色的变化并送出测量数据。铂电极、银电极自动滴定并传送滴定电流数据，共同完成对CO2的测量。库仑计的优点是无需作标准曲线、准确度高、速度和精密度也得到了改善。
而气相色谱法检测CO2虽然灵敏度高、精密度好，但设备复杂、昂贵。
目前，美国试验材料科学会(ASTM) 认证的CO2检测法只有两种，一是非色散红外探测（NDIR），另外一种是薄膜电导率探测，其中NDIR的应用zui成熟、zui方便，是探测技术的主流，我国目前国标*的就是非色散红外吸收法。

TOC检测方法

一、湿法氧化(过硫酸盐)- 非色散红外探测 (NDIR)

二、含量 TOC是不适用的,但可以用于原水、工业用水等水体。

三、紫外(UV)- 湿法(过硫酸盐)氧化 - 非色散红外探测(NDIR)

这种方式是紫外氧化和湿法氧化两者协同作用,相互补充,相互促进,氧化降解效果优于其中

任何一种方法。针对紫外氧化无法用于高含量TOC水体，两者的协同可以测量污染较重的

水体。因其适用性强、可测范围广泛的特点而普及度高，技术成熟。

四、电阻法

该法是近年来开始应用的技术 ,其原理是在温度补偿前提下,测量样品在紫外线氧化前后电

阻率的差值来实现的。但该方法对被测量的水体来源要求比较苛刻 ,只能用相对洁净的工业

用水和纯水 ,应用方向单一。

六、紫外法

紫外吸收光谱用于 TOC的检测分析zui早可追溯到 1972 年 ,Dobbs 等人对于 254nm处紫

外吸光度值(A)和城市污水处理二级出水及河水的 TOC之间线性关系进行了研究。经过几

十年的发展, 由于具有快速、不接触测量、重复性好、维护量少等优点，该方法的应用得到

飞速发展。

七、电导法

该法中涉及的主要器件是电导池，它由参比电极、测量电极、气液分离器、离子交换树脂、

反应盘管、NaOH电导液等组成。电导池的优点是价格低、易普及 ,但稳定性较差。

八、臭氧氧化法

利用臭氧的强氧化性，采用臭氧氧化作为TOC的检测技术，具有反应速度快,无二次污染 ,

以及较高的应用价值。故此方法的应用前景非常可观。

九、超声空化声致发光法

超声化学已成为一个蓬勃发展的研究领域 ,声致发光的研究已涉及到环境保护领域 ,我国的

相关学者在基础研究和应用研究方面做了大量的工作 ,近年来 ,这一*的方法已经得到专

家的认可。具有无二次污染、不需添加试剂 ,设备简单等优点。

十、超临界水氧化法

适用于盐分高的应用，超零界水氧化（Supercritical Water Oxidation — SCWO）技术原先被用于处理大体积废水、污泥和被污染过的土壤。现被运用于商业实验室TOC分析仪，将进样水的温度和压力提升至高于水的临界点（375°C和3,200psi）时，有机废物迅速被水中的氧化剂*氧化。超临界水的特性均可以使有机碳*效、快速地氧化为二氧化碳，即便存在使用非超临界氧化方式时会造成负干扰的氯化物及其他无机物也无妨。

：王霞      ：     E:--mail：2212240822