检测水中总有机碳(TOC)是评估水质有机污染程度的重要指标之一。TOC代表了水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量,单位为ppm或ppb。由于TOC的测定采用燃烧法,能将有机物全部氧化,因此它比生化需氧量(BOD5)或化学需氧量(COD)更能直接表示有机物的总量。本文将详细介绍西藏昌都总有机碳检测仪最为常见的几种检测水中总有机碳的方法,包括湿法氧化(过硫酸盐)-非色散红外探测(NDIR)、高温催化燃烧氧化-非色散红外探测(NDIR)、紫外氧化-非色散红外探测(NDIR)、紫外(UV)-湿法(过硫酸盐)氧化-非色散红外探测(NDIR)、电阻法、紫外法、电导法、臭氧氧化法以及超声空化声致发光法。


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总有机碳是水中常见的有机物水质指标,它是以碳的含量表示水中有机物质的总量。其实水中有机物的种类非常多,但在检测时不能将这些元素完全分离,由于碳是一切有机物的共同成分,我们可以通过检测水中的总有机碳来确定有机物的污染情况。而这就是用总有机碳来评价水质污染情况的原因。


那么我们今天来了解下采用湿法氧化法和非色散红外法测定污水中总有机碳含量的方法。


水样采集和预处理方法


水样在采集后要立即进行分析,否则水中的有机化合物会氧化或者被微生物分解,如果不能及时的检测,水样要保存在低温环境下进行保存。如果发现水样的总碳浓度大于工作曲线测定范围,可以采用不含有二氧化碳的一级纯水对水样进行稀释,如果水样中的有机碳浓度很低,而无机碳的浓度很高,又或者总碳浓度小于10mg/L时,可以取20mL该水样加入50%的盐酸数滴,使水样的pH值为2。在通入净化后的空气2-5分钟,去除水中的无机碳后进行检测。


湿法氧化(过硫酸盐)-非色散红外探测(NDIR)


湿法氧化是一种较为传统的TOC检测方法,通常使用过硫酸盐作为氧化剂。在检测前,样品需要经过磷酸处理,以去除无机碳的干扰。随后,有机碳在氧化剂的作用下被氧化成二氧化碳。生成的二氧化碳通过非色散红外探测器(NDIR)进行测量,最终将二氧化碳的含量转换成水中有机物的浓度。


湿法氧化法的优点是操作简便,适用于常规水体如地表水、常规海水的检测。然而,由于湿法氧化对于复杂的水体(如含有腐殖酸、高分子量化合物等)氧化不充分,因此不适用于TOC含量高的水体。此外,湿法氧化过程中产生的副产物可能会影响测量的准确性,需要特别注意。


高温催化燃烧氧化-非色散红外探测(NDIR)


高温催化燃烧氧化法是一种较为先进的TOC检测方法,其应用时间比湿法氧化晚,但因其氧化彻底,适用范围更广。在高温条件下,通过催化剂(如铂、钯等贵金属)的作用,有机碳被氧化成二氧化碳。生成的二氧化碳同样通过NDIR进行测量。


高温催化燃烧氧化法的优点是氧化效率高,适用于污染较重的江河、海水以及工业废水等水体。此外,由于高温条件下氧化反应更彻底,因此测量结果的准确性也更高。然而,高温催化燃烧氧化法需要昂贵的催化剂和高温设备,运行成本相对较高。


紫外氧化-非色散红外探测(NDIR)


紫外氧化法利用紫外光(通常为185nm)照射样品,使有机碳氧化成二氧化碳。在样品进入紫外反应器之前,同样需要去除无机碳的干扰。生成的二氧化碳通过NDIR进行测量。


紫外氧化法的优点是操作简便,无需高温设备,适用于原水、工业用水等水体的检测。然而,紫外氧化法对于颗粒状有机物、药物、蛋白质等高含量TOC的水体不适用。此外,紫外光照射过程中可能会产生一些副产物,如臭氧等,需要注意安全操作。


紫外(UV)-湿法(过硫酸盐)氧化-非色散红外探测(NDIR)


紫外(UV)-湿法(过硫酸盐)氧化法结合了紫外氧化和湿法氧化的优点,通过两者的协同作用,提高了氧化降解效果。在紫外光照射下,有机物首先被部分氧化,随后在过硫酸盐的作用下进一步氧化成二氧化碳。生成的二氧化碳通过NDIR进行测量。


紫外(UV)-湿法(过硫酸盐)氧化法的优点是适用范围广,可以测量污染较重的水体。然而,该方法装置相对复杂,运行成本较高。此外,紫外光和过硫酸盐的反应过程中可能会产生一些副产物,需要特别注意处理。


电阻法


电阻法是一种近年来开始应用的TOC检测方法,其原理是在温度补偿的前提下,测量样品在紫外线氧化前后电阻率的差值。电阻法的优点是操作简便,无需复杂的设备。然而,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。


紫外法


紫外吸收光谱用于TOC的检测分析最早可追溯到1972年。紫外法利用有机物在254nm处紫外吸光度值与TOC之间的线性关系进行检测。紫外法的优点是快速、不接触测量、重复性好、维护量少。然而,由于紫外法只能测量有机物在特定波长下的吸光度值,因此无法直接得到TOC的绝对含量,需要与其他方法进行校准。


电导法


电导法通过电导池进行检测,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。在检测过程中,样品中的有机碳被氧化成二氧化碳并释放到电导池中,通过测量电导率的变化来计算TOC的含量。


电导法的优点是操作简便,无需昂贵的设备。然而,由于电导法的测量结果受多种因素影响(如温度、离子强度等),因此稳定性较差。此外,电导法对于低浓度TOC的水体检测效果不佳。


臭氧氧化法


臭氧氧化法利用臭氧的强氧化性将有机碳氧化成二氧化碳。臭氧氧化法的优点是反应速度快、无二次污染、具有较高的应用价值。然而,臭氧氧化法需要昂贵的臭氧发生器和尾气处理设备,运行成本较高。此外,臭氧氧化过程中可能会产生一些副产物(如硝酸盐等),需要注意处理。


超声空化声致发光法


超声空化声致发光法是一种新兴的TOC检测方法,利用声化学原理进行检测。在超声波的作用下,样品中的空化气泡产生强烈的声致发光效应,同时有机物被氧化成二氧化碳。通过测量声致发光强度的变化可以计算TOC的含量。


超声空化声致发光法的优点是无需添加试剂、设备简单、无二次污染。然而,该方法目前还处于研究阶段,尚未得到广泛应用。此外,超声空化声致发光法的测量结果受多种因素影响(如超声功率、频率等),需要进一步优化和完善。


总而言之,检测水中总有机碳的方法多种多样,每种方法都有其独特的优点和适用范围。在实际应用中,需要根据水体的特性和检测需求选择合适的方法。同时,随着科技的不断进步和检测技术的不断发展,相信未来会有更多更准确、更高效的TOC检测方法出现。




本文标题:检测水中总有机碳的方法来了解TOC
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