有机碳是一种化学元素,主要以碳为基础,与其他元素如氢、氧、氮等形成有机物质。
这些有机物质广泛存在于自然界中,包括生物体、生物残体、土壤、森林、农业和海洋等生态系统中。有机碳在维持生态平衡和地球化学循环中扮演着重要角色,它是许多生命活动和地球化学循环的重要组成部分,通过生物降解、微生物循环等过程转化为更为稳定的土壤有机质和溶解有机质,从而在一定程度上维持了地球生态系统的平衡。有机碳也广泛应用于农业、工业和能源领域,如作为食品、工艺品、医药等方面的原料和助剂,以及用于石油热解、化学合成、生物质能等。
总有机碳(Total OrganicCarbon,简称TOC)是水中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。
总有机碳是一个重要的水质指标,能够反映水体中有机物的污染程度。其测定方法通常涉及将水样通过高温催化氧化,将有机碳转化为二氧化碳,通过红外气体分析仪测量产生的二氧化碳的量,从而计算出总有机碳。这种方法可以快速测定,通常用于评估水体有机污染程度的重要依据。
检测方法
有机碳检测方法主要包括以下几种:
1、湿法氧化(过硫酸盐)- 非色散红外探测(NDIR)
此方法先通过磷酸处理样品去除无机碳,测量总有机碳(TOC)浓度。适用于常规水体,如地表水和海水,但对于复杂水体或TOC含量高的水体效果不佳。
2、高温催化燃烧氧化- 非色散红外探测(NDIR)
此方法在催化剂作用下,高温燃烧样品产生CO2,适用于污染较重的水体、海水和工业废水。
3、紫外氧化- 非色散红外探测(NDIR)
此方法采用紫外光照射样品,去除无机碳,适用于原水和工业用水等。
4、紫外(UV) - 湿法(过硫酸盐)氧化 -非色散红外探测(NDIR)
此方法是紫外氧化和湿法氧化的协同作用,适用于污染较重的水体,但装置复杂、运行成本高。
5、电阻法
此方法在温度补偿前提下,测量样品紫外线氧化前后电阻率的差值,适用于相对洁净的工业用水和纯水。
6、直接燃烧氧化-非分散红外法
此方法将有机碳直接转化为二氧化碳,适用于高盐量海水的测定。
还有化学氧化法、气相色谱法等。选择哪种方法取决于水体的性质、所需精度和可用设备。
检测标准
总有机碳(TOC)检测的标准主要包括:
《水质:总有机碳(TOC)的测定:非色散红外线吸收法(GB13193-1991)》规定了测定地面水中总有机碳的非色散红外线吸收法。适用于地面水中总有机碳的测定,测定浓度范围为0.5~60mg/L,检测下限为0.5 mg/L。
《HJ 501-2009》代替了《GB13193—91》和《HJ/T71—2001》规定了水质总有机碳的测定燃烧氧化-非分散红外吸收法。该标准于2009年10月20日发布,2009年12月1日实施。
测试要求包括:
液体样品不得含有硫酸、磷酸等不能挥发的无机酸;尽量不要含有其他无机酸,测试前请自行中和;固体样品需要约150mg。
样品含盐量不要高于5000ppm,若不符合请自行稀释到2000ppm以下。
测试前请自行过滤样品至澄清透明状态、不含不溶性固体(使用0.45μm滤膜),乳浊液可能会导致测试结果误差较大。
浓度测试范围为4μg/L~40000mg/L。若样品组分复杂、样品浓度较高或较低、以及梯度样品之间浓度差异较小时,建议选择多次测定。
单次测定请提供至少15ml,两次25ml,三次请提供35ml,以便于清洗管路。
测试模式包括TC-IC模式(差减法,适用于无机碳占总碳30%以下的样品)和NPOC模式(直接法,适用于无机碳含量较高,且有机成分不易从水中吹除的样品)。此方法无法测定无机碳含量。