TORAY東麗 總有機碳自動分析儀（TOC計）工作原理詳解

總有機碳（Total Organic Carbon, TOC）分析儀是一種用于測量水樣中有機碳含量的高精度儀器，廣泛應用于環境監測、制藥、化工、食品飲料等行業。

TORAY東麗作為 高科技材料制造商，其TOC分析儀以其高精度、可靠性和自動化程度而備受青睞。

本文將詳細解析 TORAY 東麗總有機碳自動分析儀的工作原理，幫助讀者深入了解其技術核心。

1. TOC分析的基本概念

總有機碳（TOC）是指水體中所有有機化合物中的碳含量，是評價水質污染程度的重要指標。

TOC分析儀通過將有機碳轉化為二氧化碳（CO?），然后測量CO?的濃度來計算TOC值。

1.1 TOC的組成

TOC通常包括以下兩部分：

• 可溶性有機碳（DOC）：溶解在水中的有機碳。

• 顆粒有機碳（POC）：以顆粒形式懸浮在水中的有機碳。

1.2 TOC分析的意義

TOC分析可以快速、準確地評估水樣中的有機物污染程度，廣泛應用于以下領域：

• 環境監測：評估水體污染狀況。

• 制藥行業：確保注射用水（WFI）和純化水的質量。

• 化工行業：監控工藝用水和廢水處理效果。

• 食品飲料行業：檢測生產用水的純凈度。

2. TORAY東麗TOC分析儀的工作原理

TORAY東麗TOC分析儀的工作原理基于

高溫催化氧化法 或 紫外-過硫酸鹽氧化法，將水樣中的有機碳wan全氧化為CO?，然后通過檢測CO?的濃度來計算TOC值。

以下是其工作流程的詳細解析。

2.1 樣品預處理

在分析之前，水樣需要進行預處理，以去除無機碳（IC）的干擾。無機碳主要以碳酸鹽（CO?2?）和碳酸氫鹽（HCO??）的形式存在。

• 酸化處理：向水樣中加入酸（如鹽酸），將無機碳轉化為CO?。

• 吹掃脫氣：通過惰性氣體（如氮氣）將CO?從水樣中吹掃出來，確保后續測量的準確性。

2.2 有機碳的氧化

經過預處理的水樣進入氧化反應器，有機碳被wan全氧化為CO?。TORAY東麗TOC分析儀通常采用以下兩種氧化方法：

2.2.1 高溫催化氧化法

• 高溫燃燒：水樣在高溫（通常為 680°C 以上）條件下，通過催化劑（如鉑）的作用，有機碳被wan全氧化為CO?。

• 反應方程式：

  $$\text{有機碳}+{\text{O}}_2\stackrel{\text{高溫催化劑}}{\to }{\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$$有機碳+O2高溫催化劑CO2+H2O

2.2.2 紫外-過硫酸鹽氧化法

• 紫外光照射：水樣在紫外光（UV）照射下，與過硫酸鹽（如過硫酸鉀）反應，有機碳被氧化為CO?。

• 反應方程式：

  $$\text{有機碳}+{\text{S}}_2{\text{O}}_8^{2?}\stackrel{\text{UV}}{\to }{\text{CO}}_2+{\text{SO}}_4^{2?}$$有機碳+S2O82?UVCO2+SO42?

2.3 CO?的檢測

氧化生成的CO?通過檢測器進行定量分析。TORAY東麗TOC分析儀通常采用以下兩種檢測方法：

2.3.1 非分散紅外檢測法（NDIR）

• 原理：CO?對特定波長的紅外光有強烈的吸收作用，通過測量紅外光的吸收強度來計算CO?濃度。

• 優點：高靈敏度、高選擇性，適用于低濃度CO?的檢測。

2.3.2 電導率檢測法

• 原理：CO?溶于水后形成碳酸（H?CO?），導致水樣電導率的變化。通過測量電導率的變化來計算CO?濃度。

• 優點：適用于高濃度CO?的檢測，成本較低。

2.4 數據處理與結果輸出

檢測器將CO?濃度信號轉換為電信號，傳輸至儀器的數據處理單元。根據CO?濃度與有機碳的對應關系，計算出水樣中的TOC值。結果可以通過以下方式輸出：

• 數字顯示：在儀器屏幕上直接顯示TOC值。

• 數據存儲：將測量結果存儲在儀器內存中。

• 數據傳輸：通過接口（如RS-232、USB）將數據傳輸至計算機或控制系統。

3. TORAY東麗TOC分析儀的特點

3.1 高精度與高靈敏度

采用先進的氧化和檢測技術，確保測量結果的高精度和高靈敏度，能夠檢測低至 ppb 級的TOC濃度。

3.2 自動化程度高

• 自動進樣：支持連續自動進樣，提高分析效率。

• 自動校準：內置校準功能，確保測量結果的準確性。

• 自動清洗：分析完成后自動清洗系統，避免交叉污染。

3.3 寬測量范圍

適用于從超純水到高濃度廢水的TOC分析，滿足不同行業的需求。

3.4 低維護成本

模塊化設計，易于維護和更換部件，降低使用成本。

4. 應用實例

4.1 環境監測

用于監測地表水、地下水和廢水中的TOC濃度，評估水體污染狀況。

4.2 制藥行業

用于檢測注射用水（WFI）和純化水中的TOC濃度，確保藥品生產用水的質量。

4.3 化工行業

用于監控工藝用水和廢水處理效果，優化生產過程。

4.4 食品飲料行業

用于檢測生產用水的純凈度，確保產品質量和安全。

結論

TORAY東麗總有機碳自動分析儀（TOC計）通過高溫催化氧化或紫外-過硫酸鹽氧化法將水樣中的有機碳轉化為CO?，

并采用非分散紅外檢測法或電導率檢測法測量CO?濃度，從而計算出TOC值。

其高精度、高靈敏度和自動化程度使其成為水質分析領域的理想選擇。

通過深入了解其工作原理，用戶可以更好地發揮其性能優勢，提升水質監測的效率和準確性。