总有机碳分析仪TOC
—Total Organic Carbon Analyzer
岛津国际贸易（上海）有限公司
第二章
TOC的应用
内 容
1. 环境分析
2. 制药工业
3. 电子工业
4. 其他工业
3
1 环境分析
BOD和COD是表示水中
有机污染的传统指标。
废水的有机参数
总有机碳（TOC）
生物耗氧量（BOD）
化学耗氧量（COD）
总耗氧量（TOD）
4
BOD
生物耗氧量（Biological Oxygen Demand）
测定有机物质生物降解所需要的氧。
其他反应（硫化物，亚铁，各种形态的氮）
需要的氧。
用氧化方法测定，然后使用碘量/滴定。
耗时3-5天得到结果。
结果会受到微生物和样品组分之间相互作用
的影响。
5
COD
化学耗氧量（Chemical Oxygen Demand）
相当于有机物质经强化学氧化剂氧化所需要的氧
（例如重铬酸盐，高锰酸盐）。
滴定或量热法测定。
卤素对结果有干扰。可加有毒的HgSO4解决。
6
TOC与 BOD 或 COD之间的相关关系
TOC分析可作为监控 BOD 和 COD的补充技术。
TOC—快速技术。因此，适合用作监控技术，以
便尽快采取补救措施。
TOC与COD及BOD之间没有普遍的相关关系。
在工业废水中，TOC和COD常常有很高的线性相
关关系。
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TOC和COD之间的相关关系
使用上述经验公式，TOC值
可以转换成COD或BOD。
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环境中的应用
（1）城市上下水
来自地下、地表、海洋等的原水
废水、污水、垃圾沥出液等
工业和城市工厂排放废水的质量监控
德国法律规定，测定固体废弃物中TOC的等级，以
便决定倾倒的级别。规定要求在干的残渣中TOC含
量1%处置级别1；2%处置级别 2 。
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饮用水
饮用水的生产中使用添加剂如氯、
二氧化氯和臭氧。这些化合物与原
水中存在的有机化合物结合，产生
致癌的三卤甲烷。
成品水中三卤甲烷不能超过
。
TOC也测定其中的微生物，如E.大
肠菌、 大肠杆菌等。
环境中的应用
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饮用水国家标准
《生活饮用水卫生标准》GB 5749-85
国家卫生部发布
1985年８月16日发布 ，1986年10月1日实施
有机污染物仅有两项
挥发酚类（以苯酚计）
≤
阴离子合成洗涤剂
≤
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城市供水建设部标准
《城市供水水质标准》CJ/T 206-2005
国家建设部发布
2005年2月5日发布，2005年6月1日实施
对象：自来水
城市公共集中式供水
自建设施供水
二次供水
新增TOC检测项目
非常规检验项目，毒理学指标
TOC：无异常变化（试行）
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饮用净水建设部标准
《饮用净水水质标准》CJ 94-1999
国家建设部发布
1999年9月28日发布，2000年3月1日实施
对象：直接饮用的管道供水和灌装水
原水：自来水或符合生活饮用水水源水
质标准的水
经深度净化
TOC ≤ 4 mg/L
试行
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环境中的应用
（2）污水处理工厂
（Effluent treatment plants，ETP）
食品和饮料工业
纸浆和纸、纺织品—–黑色及白色液体
通过监控目标水和废物的有机负荷，设计ETP和焚化
炉。
监测ETP及逆渗透工厂所使用的过滤器与膜上的有机
负荷。
薄膜和离子交换树脂的研发
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环境中的应用
（3）大气CO2
测定大气CO2以测定温室效应
采用气体样品进样组件
（4）农业废物（堆肥）和土壤
农业废物（堆肥）和土壤中碳含
量的测定值，是堆肥或土壤条件
的重要指标，判断是否还可用作
有机肥料。
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3 电子工业中的 TOC
SEMI 纯水准则（1989）
半导体设备制造商学院（Semiconductor
Equipment Manufacturers Institute，SEMI
，Mountain View，California）
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电子工业中的应用
检查回收水，防止抛光机的过载。
检查蚀刻溶液的有机杂质，监控退化（性能）。
检查晶片生产中使用的超纯水。
监控电镀液中有机添加剂的水准，保证印刷线路
板（PCB，printed circuit boards）的质量。
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4 TOC在其他工业中的应用
发 电 厂
核和化石燃料。
冷凝液/循环流、冷却水、锅炉供水和废水中的
TOC。
为减少排放到大气的 CO2 量，已经开发出CO2
处理技术，例如：从化石燃料发电厂排的CO2用
乙醇胺溶液吸收。
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化学和石油工业
检查冷却水与设备冷凝回流物中
有机溢出。
无机化学药品如H2SO4、H2O2的
产品纯度。
废水中的有机负载与产品损失。
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其他应用
（1）如食品与饮料工业中检查原水质量及中
水纯度。
（2）检查输入和再循环回路中的水:
防止成膜（filming）或起雾（hazing）。
快速检查产品损失和过程泄露。
检测微生物的生长。
测定供水中的有机酸，避免设备腐蚀。
监控冷凝水中的油，防止损坏热交换器。
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其他应用
（3）锅炉供水
TOC值可用于监控油和脂肪的水
平。之所以重要，因为油和脂肪
可导致泡沫或夹带并变成腐蚀品
的粘着核，如：铁锈，从而损坏
锅炉。TOC的监控也防止水垢的
形成。
（4）测定清洁剂中的油污染。
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其他应用
（5）对来自食品和医药产品、气密容器或培养和
发酵罐的气体样品中TC的监测很重要。
需使用TOC与气体样品进样组件。
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其他应用
（6）测定水泥产品中的 CaCO3 。
因为水泥是碱，含有大量的Ca，慢慢与大气中的CO2
反应形成CaCO3，导致水泥变质和影响其耐久性。
使用TOC分析仪和固体进样装置可进行测定。
24
废水中TOC的测定
实验目的
1、了解TOC测定的意义
2、掌握水中总有机碳的测定原理和方法
3、掌握TOC测定仪的使用
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TOC 分析原理
内 容
1. 碳
2. 总碳TC的测定
3. 无机碳IC的测定
4. 总有机碳TOC的测定
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日常生活中最普通的元素形式
环境污染
温室效应
制药工业
1. 碳
常用有机参数
COD
BOD
TOC
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水中碳的形态
非挥发性有机碳，水溶性
糖
挥发性有机碳，水溶性
硫醇
烷烃
醇
部分挥发性碳，水不溶性
低分子量的油
含碳物质吸入或嵌入的无机悬浮物
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TOC的历史
从二十世纪三十年代开始，TOC方法被用于检测
水质。但是过程复杂并需要很长的分析时间。
在二十世纪六十年代，发展出一种可行的方法：
燃烧、非色散红外检测结合手动注射器注射。
最初，TOC主要被用作COD和
BOD的替代或补充方法。
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技 术 术 语
总碳
TC, Total Carbon
无机碳
IC, Inorganic Carbon
总有机碳
TOC, Total Organic Carbon
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技 术 术 语
不可吹除有机碳
（NPOC, Non-Purgeable Organic Carbon）
可吹除有机碳
（POC, Purgeable Organic Carbon）
溶解性有机碳
（DOC, Dissolved Organic Carbon）
悬浮状有机碳
（SOC, Suspended Organic Carbon）
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技 术 术 语
挥发性有机碳
（VOC, Volatile Organic Carbon）
非挥发性有机碳
（NVOC, Non-Volatile Organic Carbon）
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35
2 总碳的测定
总碳（TC）
不论形式，所有的有机和无机碳物种的总和。
TC 的测定过程，将TC氧化生成 CO2。
TC的氧化方法
（1）催化燃烧
（2）紫外（UV）氧化
（3）过硫酸盐
（4）UV-过硫酸盐
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样品均化，微量注入到加热的样
品室/UV-过硫酸盐反应室中。
水被蒸发，有机和无机碳化合物被
氧化成CO2。
总碳的测定方法
有机碳
无机碳
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TC 的测定流程
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催 化 燃 烧
水在加热后，产生激发态羟基OH*。
在催化剂的存在下，OH*与碳化合物反应生成CO2 和
H2O。
含碳物质在高温（900—1000℃）催化（如铂）燃烧，
完全氧化。
岛津的TOC 在较低温度 680℃下催化燃烧。
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3 无机碳的测定
无机碳（IC）
包括碳酸根、碳酸氢根、碳酸、溶解性二氧化碳
最普遍的无机碳化合物形态是碳酸根离子，碳酸根离
子与二氧化碳之间处于平衡状态。
水中 IC 的形态
水中总二氧化碳（CO2）= 溶解性二氧化碳 （CO2）
+碳酸（H2CO3）
+碳酸氢根离子（HCO3-）
+ 碳酸根离子（CO32-）
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IC 测定
样品注入到含有酸（如磷酸）
的反应室中。
酸性条件下：
41
IC 的测定流程
42
4 TOC的测定--差减法
1) 使用催化燃烧/UV/过硫酸
盐/UV-过硫酸盐法，用已
知浓度的TC标准溶液制作
TC标准曲线。
2) 在加酸IC反应室中加入IC
标准溶液，制作IC标准曲
线。
3) 测定样品的TC和IC的信号，分别在TC和IC标准曲线上求
得TC和IC。
4) 从TC中减去IC得到TOC。
TOC= TC – IC
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实际 TOC 流程
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TOC-V 实验步骤
内 容
1. 标准溶液的制备
2. 样品预处理
3. 仪器操作步骤
46
操作步骤
1、配置相关标准溶液（1000ppmTC标准
溶液、1000ppmIC标准溶液、2M HCl、
25%（w/w）H3PO4）
2、绘制TC、IC标准曲线
3、对待测样品前处理
4、测定待测样品TOC
5、结果分析
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1 标准溶液的制备
8邻苯二甲酸氢钾（KHP）用于TC 标准。
8碳酸钠用于IC 标准。
8碳酸氢钠用于IC 标准。
TOC 测定的标准物质：
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TC 标准的制备
1000 ppm TC 标准溶液
1) 邻苯二甲酸氢钾（KHP）在105—120℃下干燥约 1小时，
在干燥器内冷却。
2) 准确称量 。
3) 溶解后装入1L容量瓶中。
4) 加零水至容量瓶标线。
5) 密闭并在4℃下保存。溶液可稳定 2 个月。
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IC 标准的制备
1000 ppm IC 标准溶液
1) 碳酸氢钠NaHCO3预先在硅胶干燥器中干燥2小时；碳
酸钠Na2CO3预先在280—290℃下干燥约 1小时，在干
燥器内冷却。
2) 准确称量碳酸氢钠及碳酸钠。
3) 溶解后装入1L容量瓶中。
4) 加零水至容量瓶标线。
5) 密闭并在4℃下保存。溶液可稳定 2 个月。
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2M HCl的制备
1) 取浓 HCl （约37%，相当于12 M）50mL，加入
250mL蒸馏水，即稀释6倍。混合均匀。
2) 2) 转移溶液到 250 ml 瓶（标准附件）中。
3) 3) 加盖盖紧。
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25%（w/w）H3PO4 的制备
1) 将浓 H3PO4 （85%，比重约）稀释5倍。
2) 2) 比如取50ml磷酸移入250ml容量瓶中，用零水定
容到容量瓶刻度。
3) 3) 转移溶液到 250 ml 瓶（标准附件）中。
4) 4) 加盖盖紧。
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2 样品预处理
采 样
收集有代表性的样品。
样品收集到洁净的玻璃容器中，容器带有合适
的密封箔片，避免有机物质污染样品。
灌满采样容器，尽可能减少顶
部空间。
样品储存在 2-5℃的冰箱中，避
光。
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样品的保存
样品在 1 周之内分析。
尽可能立即分析样品。避免储存。防止氧化
或细菌的滋生。
样品应该避光和防止被大气中的氧气氧化。
样品应该在 4oC 保存。
如果预期可能会有细菌活动或如果分析将在
2 小时以后才能进行用HCl酸化到 pH 2。
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4 仪器操作步骤
（1）打开仪器电源开关。
（2）打开载气阀门。高纯空气，流速150ml/min。
（3）打开计算机。
（4）打开TOC-Control V软件的主菜单。
（5）使用New System功能建立需使用的系统；若已经建立
则跳过此步骤。
（6）从TOC-Control V软件的主菜单中打开Sample
Table Editor。
（7）联机Connect。（预热时间约30分钟。）
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（8）若要作标准曲线，则先从New中选Calibration
Curve建立标准曲线模板；
（9）打开新的样品表。从New中选Sample Run，建立新的
样品表。软件自动给出新的样品表名。
仪器操作步骤
（10）根据测定需要，从Insert中插入Calibration Curve 、
Sample 或者Control，分别对应测定标准曲线、未知
样品，或者控制样品。
（12）点击Start，开始测定。
（11）软件联机，点击 。
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（13）从View中选择Sample Window，可实时看到样品出峰
情况。
（14）实验结束。结果自动保存。
（15）关机。从Instrument中选择Standby，确定后载气立刻
停止，可以关闭载气阀门。炉内自动降温，半小时后
仪器电源自动关闭。
仪器操作步骤
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TOC测量方法总结
催化剂类型 普通催化剂 高灵敏度催化剂 TC/TN
测量范围 150ppb～ 25,000
ppm
20ppb ～ 25,000 ppm 同时测TC/TN
TN:
−−4000ppm
炉温 680℃ 680℃ 720℃
测量方法 TOC=TC-IC
NPOC （当TC≈ IC
时）
TOC=TC-IC
NPOC （当TC≈ IC，
及TOC低时）
TOC=TC-IC
TN
标准曲线 TC、IC两条标准曲
线
NPOC标准曲线
（使用TC标准溶液，
0、400ppb两点校准。）
TC、 IC、 TN三
条标准曲线
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离子色谱仪（IC）
实验目的
1、了解水体中常见阴离子的测定方法
2、掌握离子色谱法测定水体中常见阴离子
的原理、方法和操作
3、掌握水样的预处理方法
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实验原理
离子色谱法是根据物质在离子交换柱上或在浸透
过一种离子交换剂的薄膜上迁移的差异而分离物
质的技术。
工作原理是让样品同强电解质的流动相（淋洗液）
一起流经低容量的由离子交换树脂填充而成的离
子色谱柱，将待测离子依次分离，再流经电渗析
抑制器，除去淋洗液中的强电解质以扣除其本底
电导，最后送往电导检测器进行测定。
离子色谱仪一般由四大部分组成：进样装置、分
离装置、检测装置、数据处理装置。
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操作步骤
1、配置标准溶液（F-、Cl-、NO3-、SO42-、
PO43-）
F- 5mg/l、Cl- 10mg/l、NO3- 40mg/l 、SO42-
50mg/l 、PO43- 50mg/l
F- 10mg/l、Cl- 20mg/l、NO3- 20mg/l 、SO42-
50mg/l 、PO43- 50mg/l
F- 5mg/l、 Cl- 5mg/l、 NO3- 10mg/l 、 SO42-
25mg/l 、PO43- 25mg/l
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操作步骤
2、绘制标准溶液的标准曲线
3、待测样品前处理
4、测定待测样品
5、结果分析
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注意事项
淋洗液、样品均需脱气
淋洗液、样品均需经过µm微孔滤膜过
滤（处小颗粒）
基线须走平稳
样品中含有有机物需经过C18小柱预处理
（除有机物避免污染色谱柱）
未知样品测定前须经过稀释后测定（避免
浓度过高）
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仪器操作步骤
启动仪器与仪器的稳定
系统中通入超纯水对管路进行清洗
系统中通入淋洗液走基线
确认系统有稳定的压力与背景电导（即基线为
一条稳定的直线）
开始测定
用注射器注入标准或者样品
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仪器操作步骤
定量计算
根据标样制作校正曲线. 以此为标准计算样品中的待
测离子
Conc. of standard
标准响应值
component: sulfate; approximation: linear
method: c:\peaknet\method\; renewal: 97/05/23 10:24:26
Correlation coefficient =
Concentration = -006 response + 0
Quantification method: external standard
Quantification standard:area
浓度（ppm)
+5
+6
+6
+6
+6
响
应 样品响应值
Conc. of sam
ple
67
