水中总有机碳（TOC）的测定一、实验目的：通过本实验,了解本仪器的工作原理，熟悉各操作步骤。二、方法原理：总有机碳TOC（Total Organic Carbon）,是以构成有机物成分之一的碳的数量表示有机 污染物质的量。它是把水中所含有机物质里面的碳转化成二氧化碳后加以测定而求得的。TOC-10B自动测定仪采用分别测出总碳量和无机碳量，并从两者的差值求得TOC的方法。 测定原理如下：用空气泵将空气引入吸气管，吸气管置于TC电炉内。900C的高温足以把空气中含碳的 物质变成co2,由吸气管而来的空气经由空气过滤器除尘，由CO2吸收器除CO2制成载气。载气被通入TC和IC两个通道，它们由各自的流量控制阀控制在给定的流速下，空气按 给定的流速进入燃烧管（不是T C燃烧管就是IC反应管，这要根据所需要的途径来选择）。 一定量的样品由微量注射器通过注射口注入，使其燃烧或分解。分解或燃烧后的气体直接通 过T C IC选择部分到除水器以除去剩余水气。经这样处理的气体引入红外分析部分去测 量cO2浓度。（1）总碳量（TC ）的测定：用微量注射器将样品注入燃烧管中，在900C的高温及CO304催化剂的作用下样品中所有 含碳物质（T C）燃烧和氧化成CO2，被载气带到红外线分析部分检测，样品所含C的浓度正 比于记录议出出现的峰高。（2）无机碳（IC）的测量：用微量注射器将样品注入IC反应管中，在160C的温度及磷酸催化剂的作用下样品中所含无机碳（ic）分解产生co2,被载气带到红外分析部分检测， 样品所含C的浓度正比于记录议出出现的峰高。（3）TOC （总有机碳）的测量：从T C （总碳）减去IC（无机碳）得到TOC （总有机碳），或者将样品预处理除去IC,然后在TC通道中进行测量，这样就能直接测量TOC。（4）红外线分析原理：由一种原子组成的那些分子如小02、和鸟不吸收红外线，由两种原子组成的分子，如 C02和ch3吸收红外线，所吸收的红外线的波长与组成分子的原子种类、结合状态有关。在 TOC-10B中，载气中的N2和02不吸收红外线。但是CO2吸收4.3um的红外线。所吸收的光 量正比于气体的浓度。根据朗勃-比尔定律，气体的浓度可由吸收的光量来测定。红外线分 析部分原理如下：为了测量起见，采用非色散系统代替色散光谱，两股间断平行光由检测器测量，并 对之进行选择，被测气体引入测定池光路中的样品池，在另一光路上的参比池封有不吸 收红外线的氮气，从而两个串联光源原件来的辐射光分别通过样品池和参比池进入检测 器,检测器里面用样品气体组分CO2充满并被金属膜分成两个室，只有当进入光路的组分 与用来充满检测器的CO2有一致的特殊吸收带时，才有选择性的吸收。吸收能由分子碰 撞瞬时转换为热能。由于检测器的选择性，只有当样品池中与CO2的浓度相应的能量变 化，才能使两室温度有差别，即两室的压力有差别。由于压力不同而使金属膜变歪，这就导致膜和对电极所组成的电容器的容量变化，这两束光将被旋转切光，以确定的频率时遮断，引起压力和体积的周期变化，膜电容器 通过高电阻，接到直流电源上，电容量的变化将产生周期性的充电或放电，通过高电阻 转为毫伏（m v）级的交流电压，电压被放大整流后接到外电路上。三、仪器1、微量注射器；2、25毫升容量瓶若干3、记录仪4、TOC-10R红外线气体分析仪分析仪板面介绍：（l）MAIN仪器的电源开关PUMP抽气泵的电源开关TC总碳（TC）电炉与温度控制器的开关TC TEMP CONTROL总碳（TC）电炉温度控制器，用温度指示旋钮来控制，当TC电 炉接通时指示灯一暗一亮，表示系统处于指定温度的平衡状态。IC无机碳（IC）电炉与温度控制器的开关，由于所定的温度固定在160C不变， 所以在控制板上不在装有温度调节部分，当IC电炉接通时，在此开关上面指示灯亮，当指 示灯一暗一亮，表示系统处于所温度的平衡状态（在暗一亮状态时，指示器处断开（暗）的 时间要比TC温度控制器为长）COOLER电子冷却器的电源开关。当在开关上部的指示灯一亮一暗时，该系统处于 所定温度郎平衡状态下。TC-IC切换阀（Selecting Valce）选择测量通道的四通旋塞。有两个位置，当TC 与IC选定在所要求的通道时，该回路有气体通过。（旋到TC-IC中间位置，结果没有气体 通过）。FLOW CONTROL VALUE流量控制阀,可独立地调节TC与IC的载气流速，用于监 督流速的流量计装在左面的红外线气体分析部分的面板上。它可指示出由TC 一 IC切换阀 所选定的通道中的流速（前面板左方是红外线气体分析部分）。NDIR红外线气体分析部分的电源开关，该开关也用于操作风扇。此风扇是用来冷 却燃烧管与在TC电炉前面的注射器与接受器之间的连接部分。当TC电炉如热时，该开关应 旋到ON上。RANGE灵敏度选择开关。它有四个选择量程，表示最小量程，RANGE3、2、1分别 为RANGE 4的2倍,5倍,10倍。(10)SPAN灵敏度调节旋钮,在调节量程时，锁紧杆必须转向右角，通常此钮选定在500 分度上。(1DZERO调零旋钮。四、试剂1、TOC标准贮备液：准确称取0.85克邻苯二甲酸氢钾，以少量蒸馏水(不要用去离子 水)溶解,稀释至1升，摇匀，此标准液相当于0.4mg /mL=400 ppm。TOC标准系列：精确地量取0，1.25，2.50，3.75，5.00，6.25mL TOC标准贮备液(400 ppm)于各个25mL的容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀，以制得0，20，40，60，80， 100 ppm的标准溶液2、IC标准贮备液：准确称取1.40克NAHCO3和1. 77克NAfO3，(在500-600C下烘30 分钟，然后放在硫酸干燥器中冷却)以少量蒸馏水溶解，稀释至1升，摇匀，此标准液相当 于 0.4m g /mL=400 ppm。IC标准系列：精确地量取0，1.25, 2.50，3.75, 5.00，6.25mL IC标准贮备液(400 ppm) 于各个25mL的容量瓶中，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀，以制得0，20，40，60，80，100 ppm 的标准溶液。3、盐酸4、磷酸5、硝酸液(浓硝酸用水稀释到体积的1000倍)6、1： 15%HAOH与乙醇的混合液五、实验步骤：1、开机:将电源开关转到ON上，然后接通PUMP、TC电炉、IC电炉、电子冷却器(COOLER)、 NDIR、TC温控器置于900C上，仪器置于RANGE 1、SPAN500上。2、调速及试漏(1) 调节TC和IC通道流量控制阀达到流速为180mL/min(分别调)。(2) 捏紧与导管连接的VITON管(黑色)，并观察在流量计上的指示(TC与IC通道)，当 流量计指示逐渐减少，直到转子到底部，则吸气管和泵之间不漏气。当流量计的转子稍微漂动 一下，表示有漏气出现，需要进一步仔细地检查。检查漏气完成后，打开捏紧的部分。(3) 放置仪器约30分钟，检查TC与IC指示灯是否以处于一暗一亮，即表示温度已经平 衡了。（4）按照记录仪的说明书，开动记录仪，并置CHART SPEED于2.5mm/min，将记录仪的 输入端与正负极短路，来确定记录仪的零点,操纵调零器,以使零点指在记录仪的零刻度上. 一旦调节了记录仪的零点，调节器一定不能再随意去动.（5）当输入端接上，短路线除去时,就指示出红外线气体分析仪的零点（基线），然后调 节红外线气体分析仪的调零旋钮，直到零点与记录仪零点一致为止。待记录仪基线10分钟 漂移在2格以内时，再进行下列程序。（6）绘制标准曲线：A、转TC-IC切换阀至所需要得位置。B、将针浸入所给的样品，用样品水清洗注射器，精确的量取样品，并使之没有气泡。（标准量为20ul）C、用滤纸擦去注射器过多的溶液。D、从相应的注射口拔去注射口塞，立即把微量注射器针垂直的插入，压紧注射器于橡 皮塞上迅速推进微量注射液。E、保持注射器5-10分钟，然后拿走注射器并盖上注射口塞，使之确保没有气体泄露（该 塞子的装置使进样口对空气来说是密封的）。F、当记录仪上画出峰图回到开始的基线时，再注射后面的样品，进样间隔对TC为2-3 分钟，对IC为3-4分钟。按以上步骤依次测定标准系列，每个样品以同样地20ul注射两次，测量对应的峰高， 并将总碳PPM对TOC标准液的峰高作曲线。计算TOC和IC的含量。（7）、关机：将记录仪转至OFF，将T C温控转至OFF，保持15-20分钟,将所有的开关 全部打到OFF。六、注意事项：l、注入样品的体积可允许范围在100ul之内。由重现性可见：用1060 u1更好些。 体积太大将在燃烧管中产生不正常的压力（进样时），并降低了准确性；体积太小，将导致 由微量注射器取样而增加的误差。注入的标准体积是20ul，进样体积、灵敏度与量程之间 的关系粗略表示如下：RANGE 1SPAN500约 400ppm满刻度进 RANGE 2SPAN500约 200 ppm满刻度样RANGE 3SPAN500约 80 ppm满刻度20ulRANGE 4SPAN500约 40 ppm满刻度2、微量注射器合理的工作范围是：大约最大容量的2070%。微量注射器操作要注意 的问题是：A、新的注射器或易产生气泡的注射器必须用5%的NaOH浴液与乙醇的混合物（1： 1） 很好的清洗,然后用水洗。B、在使用之后，注射器必须用水洗涤。在放好之前，柱杆必须干燥。C、柱杆一定不要弄弯（以保证重现性）。3、样品的保存：标准溶液：在浓度低于100ppm情况下，空气中的CO2气体溶解进去时，对TC浓度有较 大的影响，为防止这个影响必须加硝酸到TC标液中，至PH=3,IC标液是不进行标化的，所以 在贮藏中，放上CO2吸收剂即可。样品:在取样之后，样品必须尽可能快地进行测量。当样品一定要保存时，它们必须密封， 并置于冷和暗的地方，如同BOD样品一样，最合适的容器是硬质玻璃瓶,聚乙稀瓶可能吸附有5机物质。4、用新的TC催化剂，由射入标准溶液来试验灵敏度时,开始可能出现异常高的峰， 然后灵敏度下降，在这种情况下,用大约0.01M硝酸（浓硝酸稀释到1000倍），多次注 射，直到稳定，通常1020次能使之稳定。5、基线：A、基线随下列因素而变化：如在催化剂中由于积聚物而产生干扰，二氧化碳吸附 能力的影响与周围温度的变化等，因此峰高常由基线出发来确定，或者代之以在测量 时用红外线分析部分的调零旋钮来经常较正。B、环境温度的急剧变化都将引起基线波动（波动随灵敏度增加而增加）。C、注意TC通道的基线通常表示出比IC通道的值要稍高一些，较大的差别则证明 吸气管与泵（吸气端）之间有气体泄露，或在TOC-10B周围的空气中有高浓度的有机气 体,或者在T C催化剂部分发生了污染物的积累。D、样品中高含量的盐或酸的存在导致基线的波动。6、燃烧管与反应管TC燃烧管在工作中逐渐侵蚀变的模糊不清，然后被损坏，TC催化剂在使用中则是稳定 的、难以变质的。由于盐积累多，可出现不正常峰，或者基线不稳定，此时要用水或稀酸清 洗催化剂，干燥后加热到900-9501-2小时，催化剂的再生此时便完成。假如催化剂不再 生，必须换新的。IC反应管的变质和弄脏可以容易得用温水洗涤，磷酸的补充可以容易的进行，并不需 要拆开。用水将磷酸稀释2-3倍，用大容量的微量注射器（250-500U1）