岛津总有机碳分析仪TOC-V

测定原理
水中存在总有机碳和无机碳两种碳。总有机碳称为Total Organic Carbon（TOC），与氢或氧等结
合构成有机化合物。无机碳称为Inorganic Carbon（IC 或TIC），是碳酸气，碳酸离子、碳酸氢根等
无机化合物的构成元素。它们合起来称为总碳（Total Carbon、TC），成立TC=TOC+IC 的关系。
另外一方，关于氮在水中也存在有机和无机氮，它们的总称是总氮（Total Nitrogen、TN）。
以下说明 TOC 和TN 的测定原理。
TC（总碳）的测定原理
TOC-V 是使用调压阀和流量控制阀控制在150mL/min 流量的载气在预先填充氧化催化剂的加
热至680℃的燃烧管中流通。试样注入燃烧管内时，试样中的TC 燃烧或分解为二氧化碳。含二氧化
碳等燃烧生成物的载气，由燃烧管向除湿器（电子冷却器）移动，进行冷却、除湿。然后通过卤素
洗涤器到达非散射型红外线气体分析部（NDIR）的测量池，检测二氧化碳。NDIR 的检测信号（模
拟信号）形成峰的形状，此峰的面积在数据处理部进行测定。
峰面积与试样中的 TC 浓度成比例。因此，如果预先使用标准液求出峰面积的关系式（校准线
式），就可测定试样中的TC 浓度。
IC（无机碳）的测定原理
IC 的测定方法有在进样器的注射器内测定的标准方法和使用选购件IC 反应器的测定方法两种。
无论使用哪种方法，IC 的对象是碳酸根、碳酸氢根和水中溶解的二氧化碳。
IC 是什么?
所谓TOC 测定的IC（无机碳），严格地讲是指水中溶解的二氧化碳和碳酸根。试样中添加少量
盐酸，达到PH3 以下时，按下边的反应，碳酸盐中全部二氧化碳（CO2）游离。
Me2CO3+2HCl→CO2+2MeCl+H2O
MeHCO3+HCl→CO2+MeCl+H2O
试样中的二氧化碳和溶解的二氧化碳通过不含氮或二氧化碳的空气时，向气体中游离。

使用 IC 反应器的测定方法（H 型）
TOC-V 的IC 反应器中的IC 反应液（IC 反应液为酸性液），载气形成小气泡通过。向这IC 反
应器内注入试样时，只有试样中的IC 变换成二氧化碳，使用NDIR 进行检测。以下，与TC 同样，
测定试样中的IC 浓度。
注射器内测定的方法（N 型）
在注射器内试样添加盐酸形成酸性（pH3 以下），载气通过时，只有试样中的IC 变换成二氧化
碳，使用NDIR 进行检测。以下，与TC 同样测定试样中的IC 浓度。
NPOC（不挥发性有机碳）的测定原理
试样中加酸成为酸性（PH3 以下，PH2~3 适宜）后通喷射气体。试样中的IC 成为二氧化碳，
从试样中除去。像这样采用测定经除去IC 处理后的试样的求TOC 的方法，它的测定值一般也称为
TOC。但是，在TOC-V 上，为了与采用TC 和IC 差求出的TOC 相区别，称为NPOC。NPOC 是
Non-Purgeable Organic Carbon 的简称，是不挥发性有机碳。
这种方法与采用 TOC 测定的*试验法（JIS 或ASTM、EPA、EN）等中记载的氧化法、
通气处理法（IC 除去法）的TOC 测定法相同。试样中存在挥发性有机物时，由于在通气处理中有
可能从试样中消失，因此这种方式测定的TOC 可称为NPOC。但是，在对水溶解度大的挥发性有机
物时，通气处理中挥发量有限。一般的自然环境水和公用水、纯水等由于含的挥发性有机物少，NPOC
可认作TOC。
表 6.1：通气处理（氮气）的挥发性有机物的残留率118℃
有机物   通气处理前浓度（ppm）   通气处理后浓度（ppm）   残留率（%）
甲醇 117.5   116   98.6
乙醇106.5 105 98.5
异丙醇129 127 98.5
n-丁醇117 115 98.3
丙酮106 101 95.3
乙醛130 117 90.0
醋酸乙酯102 88 86.3
酷氨酸117 116.5 99.5
苯85 2.5 2.9
环已烷79 2 2.5

岛津总有机碳分析仪TOC-V

POC（挥发性有机碳）的测定原理
在 NPOC 测定时，通气处理中与喷射气一起逸散从试样中消失的有机物中的TOC 是POC 测定。
然而NPOC+POC 是原来的TOC。
POC 测定进行如下：
进行试样通气处理的喷射气，通过 CO2 吸收器除去从试样的IC 中产生的二氧化碳。然后，在
燃烧管中POC 燃烧氧化形成二氧化碳，使用NDIR 进行检测。

通气处理中是否与喷射气一起逸散，逸散程度多大，取决于有机成分的种类和浓度，当然，根
据处理时的温度和与喷射气的气液接触的效率而变化。本仪器的POC *是用于NPOC 测定的通
气处理中逸散的POC 的测定。
是否挥发不*取决于该成分的沸点。乙醇、甲醇等水溶解度大的挥发性有机物由于在通气处
理中挥发量不太大，几乎不产生峰。（参照NPOC 测定原理）但是，二氧甲烷和三氯 jiawan 等水溶解
度小的有机物，POC 测定时产生尖锐而且大的峰。另外，丙酮、和甲基异丁基酮等产生非常宽的峰
或长时间的拖尾，也有在规定时间内峰不结束的物质。
其次，本仪器为除去在试样吹气时与 POC 成分一起产生的碳酸气，连接填充氢氧化锂的CO2
吸收器。因此，在容易被CO2 吸收器捕集的POC 成分（酯等）上显示低值。从而，使用本仪器所
得的测定结果，作为挥发性有机碳不是的，请看成是本仪器的使用条件下的测定结果。而且，
POC 没有明确所指。
TOC（总有机碳）的测定原理
TOC-V 采用的TOC 测定法有下列3 种。
·由 TC 和IC 的差求出的TOC（=TC-IC 法）
·采用酸性化通气处理法测出的 TOC（=NPOC 法）
·NPOC 上加POC 的TOC（=POC+NPOC 法）
TC-IC 法
由 TC 和IC 的差求出TOC 方法。但是，一般都采用测定简便而且时间也短的NPOC 法。特别
是与TOC 相比IC 多的试样（IC 几乎占TC 全部的试样），用差求出的TOC（TC 比IC 小的值）。包
含有TC 测定的误差和IC 测定的误差。由于TOC 测定的误差大，使用NPOC 法。

另外，使用TOC/TN 催化剂、TOC 测定用高灵敏度催化剂时，由于在使用TOC/TN 催化剂时含
IC 超过10ppm，而使用TOC 测定用高灵敏度催化剂时含IC 超过5ppm 的试样进行TC 测定时检出
率有下降的倾向，因此使用NPOC 法。
NPOC 法
zui一般的 TOC 测定方法。但是，在NPOC 测定的通气处理中试样起泡，试样的一部分成为泡
有从注射器向外流出倾向的试样时，由于TOC 成分在泡的部分浓缩，留在注射器内的试样中的TOC
有下降的倾向，因此，请使用TC-IC 法。
POC+NPOC 法
在试样中 POC 达到不可忽视的程度时使用本方法。
TN（总氮）的测定原理
与 TC 测定同样，试样注入燃烧管（炉温720℃）中时，试样中的TN 分解成为一氧化氮。不过，
这时的氮气还不是一氧化氮。这含有一氧化氮的载气在除湿器（电子冷却器）中冷却、除湿后进入
化学发光式气体分析部，在这里检测一氧化氮。化学发光式分析部的检测信号变成峰形状，以下可
与TC 一样，测定试样中的TN 浓度。
TN 的检出率
在 TN 测定中，试样中氮的存在状态对TN 的检出率有很大影响。一般硝酸氮、亚硝酸氮、氨
氮和有机氮的大部分呈现高检出率。但是，有机氮的一部分，例如，肼类、吡唑啉类、叠氮化合物
等按浓度有的也只达60~10%的检出率。