总有机碳分析仪通过氧化分解、检测技术及样品预处理等环节的协同作用,精准区分与测量水样中不同形态的有机碳(如溶解性有机碳、颗粒态有机碳、挥发性有机碳等),其核心原理与实现方式如下:
一、氧化分解:统一转化为可检测的二氧化碳
总有机碳分析仪的核心步骤是将不同形态的有机碳氧化为二氧化碳(CO₂),常用方法包括:
高温催化燃烧法:在680-950℃高温下,以铂或三氧化二钴为催化剂,使有机物氧化为CO₂。该方法适用于高浓度有机碳样品(如工业废水),能分解难降解有机物。
紫外氧化法:利用185nm紫外光照射样品,结合过硫酸盐催化剂,将有机碳氧化为CO₂。此方法对低浓度样品敏感,但难以处理高盐度或复杂基质样品。
湿法氧化:通过强氧化剂(如过硫酸钾)在加热条件下氧化有机碳,操作简便,但氧化效率受样品成分影响较大。
二、检测技术:通过二氧化碳浓度定量有机碳
氧化生成的CO₂通过以下技术检测,结合样品处理方式区分不同形态有机碳:
非色散红外检测(NDIR):CO₂对特定波长红外光具有选择性吸收,吸收强度与浓度成正比。通过测量吸收值,可定量总有机碳(TOC)含量。
电导率法:利用氧化反应前后样品电导率的变化,计算总碳与无机碳的差值,间接得到TOC。此方法抗干扰性强,适用于高盐度样品。
三、关键方法:实现形态区分与精准测量
差减法:
原理:将水样分别注入高温燃烧管(测量总碳TC)和低温反应管(测量无机碳IC)。TOC=TC-IC,可区分溶解性有机碳(DOC)与无机碳。
应用:适用于地表水、饮用水等常规样品。
直接法:
原理:水样酸化后曝气驱除IC生成的CO₂,再注入高温管测量剩余有机碳(NPOC,不可吹出有机碳)。
局限:可能损失挥发性有机物,适用于低挥发性样品。
过滤与酸化预处理:
过滤:使用0.45μm滤膜分离DOC与颗粒态有机碳(POC)。
酸化:去除IC干扰,确保TOC测量准确性。
四、应用场景与优势
总有机碳分析仪通过上述方法,可精准区分水体中不同形态有机碳,为水质监测、制药、半导体等行业提供关键数据。例如,在饮用水安全检测中,可量化DOC含量以评估消毒副产物风险;在工业废水处理中,可监测POC变化以优化处理工艺。其高灵敏度(检测限低至0.01mg/L)与抗干扰能力,确保了结果的可靠性。