PDF《采用静压浓度分析技术的高温总有机碳（TOC）分析仪对盐水...》

摘要 采用静压浓度分析技术的高温总有机碳(TOC)分析仪对盐水进行分析 海水中有机碳快速分析的需要越来越多,由于海水具有 复杂的基体,导致在分析的过程中对仪器消耗较大,维护成 本也的所增加,所以对此方法的研究具有较大挑战性,本方 法主要是针对解决以上的问题而开发的对海水中有机碳快 速分析.

引言 人们对海水中的有机碳的浓度非常感兴趣 . TeledyneTekmar 公司生产的高温 TOC 分析仪-Torch,主 要设计用于对海水中有机碳快速分析,该设备的一些特性可 以解决盐水样品复杂基体所带来的问题. 目前对海水分析主要是采用低温氧化-过硫酸盐法 TOC 分析仪,但由于海水中存在大量氯离子,氯离子会消耗氧化过程关键物质的自由基,明显降低氧化效 率,导致氧化时间延长. 另外,氯离子容易被氧化成氯单质,破坏检测器.所以低温紫外-过硫酸盐氧化 法TOC 分析仪并不适合于盐水分析.Torch 高温燃烧 TOC 分析仪 r 的特殊设计避免氯离子对反应速率的 影响,并且在较高的温度下氯离子也不能形成氯气,是目前海水中有机碳分析最佳选择. 另外,在低温氧化法中,海水中的钠以及其它阳离子的存在也会对结果带来了干扰.同时钠离子会使 石英玻璃失去光泽,温度越高越严重.高温时氯化钠也会融化在催化剂上,降低氧化效率,并且难以清除. 然而,通过对饮用水TOC分析标准方法进行轻微的改变,使用不同的催化剂这些影响就能够降低到可以接 受的程度.Torch采用了特殊的催化剂 (部件编号: 511-914,8.5g)就能解决以上问题.本方法对10个盐 水样品进行检测,每个样品检测重复3次,实验证明结果稳定可靠.而且我们检测75-100个盐水样品(每 个样品重复3次测定)才需要进行一次仪器维护 ,大大的降低维护成本. Torch 采用静压浓度(SPC) 检测技术结合非色散红外(NDIR)检测器对CO2 进行检测定量.SPC技术 是NDIR 对探测器内的CO2进行测量过程的一个步骤.碳的氧化过程在高温催化燃烧管内进行.检测器出 口按照检测器内CO2预先设定的压力值密封.一旦压力达到设定值,CO2检测开始.测定的CO2的量与 样品中碳含量相关2 . 仪器条件 水样品检测的方法参数参照饮用水标准检测方法,对一些参数进行设置与更改:默认进样体积由0.5ml 改为0.3ml. 0.3mL的进样量是盐水分析的理想体积,即提供给催化剂足够的碳又保证体积足够小可进行多次重复 测定.默认的1.0ml体积的水用于进样后冲洗进样管路清洗颗粒和盐分.下面是该分析设定的确切参数设置: 方法 名称: 饮用水 TOC (TOC) 版本:

8 版本创建:2011/09/19 08:25 说明: 操作: Torch 参数 进样体积 后续注水体积 稀释比 设定值 0.3 mL 1.00 mL 1:1 高级参数 小瓶喷洗功能 进样针冲洗体积 小瓶初始体积 设定值 必须安装非必选的喷洗部件 2.5 mL 2.0 mL 注射进样管线清洗次数

1 IC 进样初始体积 2.0 mL 注射进样管线清洗 on 基线稳定时间 0.25 mins 注射进样管线清洗体积 0.50 mL 检测器增压流速

175 mL/min 酸体积 1.0 mL 注射器排废速度

10 IC 喷洗流速 300mL/min 注射器加酸速度

7 载气延迟时间 0.40 mins 注射器加蒸馏水速度

7 IC 喷洗时间 1.00 mins NDIR 增压

50 psig 检测器吹扫流速 加热炉吹扫时间 500mL/min 注射器进样分流速度

7 1.00 mins 注射器进样吸入速度

7 系统流速 200mL/min 注射器 IC 分流速度 注射器 IC 吸入速度 NDIR 压力稳定

7 5 0.60 mins 注入加热炉分流速度

3 校准 加热炉吸气速度 加热炉温度

5 750℃ 通过自动稀释含碳量50mg/L的邻苯二甲酸氢钾母液来测定校准曲线,校准点为1.0,5.0,10,25和50mg/LC.每个校准点分析三次得到图1所示的校准数据. 图1: Torch TOC 分析仪制作的线性校准数据 (ABS vs. mg/L C), r = 0.99975 结果 & 讨论 本应用使用的样品取自Myrtle 海滩, 盐分大约为 3.5% 1. 所有分析都在TOC 模块内进行,在这里样 品中加酸,然后吹洗除去无机碳. 进样体积0.3mL 和净化水体积 1.0mL 用于保证进样量达到检测器需求并减少进样管路积盐量.检测 器正常压力设定为 50psig和750° C 的炉温是根据样品中的盐分设定的. 下列表格中的数据为107次Myrtle 海滩海水样品分析后得出的结果,每个样品重复检测三次,每五个 样品检测后进行一次校准核查: TOC 值 (平均) 样品信息 Myrtle 海滩海水 10ppm KHP QC核查 进样次数

107 22 (mg/L C) 2.0123 10.294 平均 %RSD 8.7531 1.6031 样品检测的%RSD 由于样品低有机碳含量和海水基质的影响而增大. 海水样品加入1ppm, 5ppm, 和10ppm KHP. 得到的结果如下所示: 样品 TOC 值(mg/L C) 海水(SW) 2.8725 TOC 减去 SW TOC SW+1ppm C/KHP SW+5ppm C/KHP SW+10ppm C/KHP 4.037 7.8159 12.3731 1.1645 4.9434 9.5006 海水TOC 测定结果为2.87mg/L C.从加标海水的测定结果减去海水的测定结果得到:1.16mg/L C, 4.94mg/L C和9.50mg/L C.催化剂上盐分的沉积最终降低了对有机物的响应,导致结果的偏差3.一旦出现这种状况燃烧管 就应该降温,仍然装满盐的话使用去离子水进行冲洗并在150° C 的加热炉内烘干一小时.适当保养后,燃烧管 的寿命会得到增长.. Torch TOC 分析仪设计用于简单样品分析. 燃烧管固定在加热炉内,即使在样品分析过程中也不对接 近的物体造成伤害.卤素洗瓶等日常维护项目维护方法简便. Torch TOC分析仪无疑是海水TOC分析的最佳选择.. 参考文献 1. Rhode Island Sea Grant Fact Sheet http://seagrant.gso.uri.edu/factsheets/salt.html 2. TOC Torch Manual 3. Booth, R.A, "Measuring Carbon in Salty Waters" Application note, Tekmar, Mason, OH