ET1020A型TOC分析仪测含盐水的研究报告

摘要：本文对用燃烧法测海水的TOC测定仪进行了研究。用大量数据证明测量结果的准确性和稳定性，并针对测量过程中可能出现的问题提出了解决的方法。
关键词：总有机碳（TOC）  燃烧法  稳定性  ET1020A型TOC分析仪
    总有机碳（Total OrganicCarbon，简称TOC），是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量，因此常常被用来评价水体中有机物污染的程度。
近年来，国内外已经研制出各种类型的TOC分析仪。按工作原理不同，可以将它们分为燃烧氧化－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。ET1020A型TOC分析仪的测量原理就是被广泛采用的燃烧氧化－非分散红外吸收法，这种方法只需一次性转化，流程简单，重现性好，灵敏度高。
   含盐样品中的有机碳和无机碳含量的测定一直倍受关注。很多沿海城市已发现海水侵入了他们的淡水系统，很多工厂必须分析过程中和排水口的含盐水样品。测知海洋中的有机碳的浓度，可以评估有机物在碳循环中的作用。
   进入海洋中的有机污染物主要来源于城市生活污水，人类及家禽、家畜的排泄物，造纸、食品等工业废水。有机物的分解消耗大量氧气，因此，对海洋环境的损害主要是使海水缺氧，从而引起包括鱼、贝类在内的海洋生物大量死亡，甚至使局部海域“荒漠化”。
通常认为,海水中TOC的容许含量为3.0 mg/L。
   测海水时很多TOC分析仪都面临一个挑战：水样中含有大量可溶性卤化物，例如盐，会影响测量结果并对分析系统造成伤害。燃烧氧化型TOC分析仪，使用合适的催化剂，可以方便地分析含盐水样中的TOC含量。TOC的量等于TC与TIC值的差，因此，分析系统在测量TC与TIC时不能受高浓度盐的影响。其他氧化碳的方法经验证明会有氯离子的干扰，同时填装在燃烧管内的催化剂也发现会有盐沉积在表面而影响效率。例如，用低温氧化法将碳氧化为二氧化碳时，被分析水样中氯的存在通常会干扰碳的测定。这类仪器通常使用过硫酸盐，结合紫外光提高氧化性能。作为氧化媒介的自由基会被氯离子消耗掉，这个过程大大增长了反应时间，使分析过程过长，降低了监测人员的工作效率。在反应混合物中加入汞会在一定程度上抑制氯的影响，但如何解决汞带来的废弃物处理问题，又增加了工作人员的负担。并且氯离子氧化为氯气后，会腐蚀仪器的检测器，又增加了仪器的维护成本。
    ET1020A型高温燃烧氧化TOC分析仪中，氯离子不会影响反应速度，氯气的浓度也很低。但钠离子沉积（结晶）到燃烧管上会使石英管的维护变得重要。但它精巧的结构设计可以很方便地用于含盐溶液的总有机碳分析。燃烧管，去卤管和其他进行含盐溶液分析时要进行日常维护的部件都可以很方便地拆装。
1 方法原理
差减法测定总有机碳
   将试样连同净化空气（干燥并除去二氧化碳）分别导入高温燃烧管（680℃）和无机碳反应室中，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，经无机碳反应室的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成二氧化碳。其所生成的二氧化碳依次引入非色散红外线检测器。由于一定波长的红外线可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，故可对水样总碳（TC）和无机碳（IC）进行定量测定。
总碳与无机碳的差值，即为总有机碳。
2 试验部分
   为对ET1020A型燃烧法TOC分析仪的使用及其可靠性有进一步了解，我们做一个试验：反复测量由100ppm有机碳和10ppm无机碳构成并添加3%氯化钠的混合样品。
2.1 仪器
     ET1020A型TOC分析仪。
2.2 试剂
所用水均为无二氧化碳蒸馏水。
① 邻苯二甲酸氢钾（简称KHP，KHC8H4O4）：优级纯。
② *（Na2CO3）：优级纯。
③ 氯化钠（NaCl）：分析纯。
④ 有机碳标准贮备溶液：C＝400ppm。
称取邻苯二甲酸氢钾（预先在110～120℃干燥2h，置于干燥器中冷却至室温）0.8500g，溶解于水中，移入1000ml容量瓶内，用水稀释至标线，混匀，在低温（4℃）冷藏条件下可保存48d。
⑤ 无机碳标准贮备溶液：c＝400 ppm。
称取* （预先在干燥器中干燥）1.400g和*（预先在105℃干燥2h，置于干燥器中，冷却至室温）1.770g，溶解于水中，转入1000ml容量瓶内，用水稀释至标线，混匀。
⑥ 混合样品溶液：TOC＝100 ppm，TIC=10 ppm，3%NaCl。
准确吸取125.00ml有机碳标准溶液，置于500ml容量瓶内；再准确吸取12.50ml无机碳标准贮备溶液，置于500ml容量瓶中；将15gNaCl溶于100ml水中，再倒入容量瓶。用水稀释至标线，混匀。此溶液用时现配。
2.3 试验步骤
① 开机，仪器进入正常工作状态。
② 清洗管路。
③ 调用工作曲线，测量样品。
④ 试验做三天，共进500次样，每次测量约8分钟。
3 数据分析
测量选择的样品环规格是100μl。
由于测量数据繁多，在这里不一一列出了，以图1表示。
图1中的数据计算结果：平均值＝101.19ppm?? RSD＝1.05%
图1 含3%盐水混合样品测量数据分析图

计算结果表明，用ET1020A型TOC分析仪分析含盐混合样品，测量误差在5%以内，相对标准偏差小于2%，稳定性很好。
4 结论及讨论
4.1 ET1020型TOC分析仪很适合分析含盐水样，准确度和稳定性都不受盐分的干扰。
4.2 在分析含3%盐分的水样时，测量的三天内仪器没有受到盐在催化剂上沉积的影响。稳定性表现很好，相对标准偏差在2%以内。
4.3 盐在催化剂上沉积过多会影响TC的测量。因为沉积后会改变燃烧炉内的温度，从而改变炉内气流，导致红外探测器的信号发生改变。
4.4做较多含盐水样，须要去除燃烧炉内的盐沉积。高盐水样比低盐水样清洁次数多。清洁次数也与样品环的规格有关，样品环体积越大，清洁次数越多。