總有機(jī)碳(Total Organic Carbon，簡(jiǎn)稱TOC)是以碳含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)，是以有機(jī)物必不可少成分之一代表了水體中所含有機(jī)物質(zhì)的總和，直接反映了水體被有機(jī)物質(zhì)污染的程度。

　　目前，TOC測(cè)量已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到江河、湖泊以及海洋、地表水等監(jiān)測(cè)，對(duì)于飲用水、工業(yè)用水、生活污水、生產(chǎn)廢水等方面的質(zhì)量控制，TOC同樣是重要的測(cè)量參數(shù)。實(shí)際上，TOC測(cè)量已經(jīng)成為世界上水質(zhì)量控制的主要檢測(cè)手段。

　　2000年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的《環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器發(fā)展指南》中“TOC分析儀”被列為重點(diǎn)發(fā)展的儀器；“十五”、“十一五”期間的(863計(jì)劃)都把TOC列為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，中國(guó)的TOC分析儀研制進(jìn)入新的研發(fā)階段。

國(guó)產(chǎn)TOC分析儀研發(fā)要點(diǎn)

　　“TOC監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的開展與TOC分析儀器的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)，無(wú)疑對(duì)于我國(guó)的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)具有積極的動(dòng)作用。但也應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到，目前的TOC熱也存在著許多隱憂，若不及早預(yù)防，很可能使我國(guó)的TOC自動(dòng)分析儀國(guó)產(chǎn)化工作走上彎路。” 徐滋秋教授鄭重地toc測(cè)定儀說到，并就當(dāng)前需要解決的認(rèn)識(shí)問題與技術(shù)問題向我們作了具體的介紹。

　　1、確定適合的TOC分析儀國(guó)產(chǎn)化起點(diǎn)

　　“目前，我國(guó)絕大多數(shù)TOC研究單位是仿制或組裝國(guó)外產(chǎn)品。進(jìn)口儀器往往不適應(yīng)我國(guó)的水質(zhì)狀況、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，操作要求也較高，價(jià)格也較貴。”

　　從近幾年來我國(guó)引進(jìn)與使用較多的國(guó)外TOC分析儀的性能特點(diǎn)來看，同檔次的產(chǎn)品相當(dāng)、各有千秋；最新研制的TOC分析儀也有低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)。

　　“我國(guó)地域廣闊，各地在水質(zhì)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)與人才等方面差異較大，因此，在國(guó)產(chǎn)化過程中，TOC分析儀的起點(diǎn)，不應(yīng)局限在一個(gè)檔次，也不必一味追求高檔次。”

　　2、根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)男褪脚c方法

　　“TOC分析儀有多種結(jié)構(gòu)型式，各有其特點(diǎn)與最適用場(chǎng)合。在國(guó)產(chǎn)化研制過程中，各研制單位宜按照自己的優(yōu)勢(shì)與特長(zhǎng)，有針對(duì)性地選擇適于我國(guó)國(guó)情的型式與方法。”

　　(1)氧化方法 現(xiàn)狀

　　TOC測(cè)定方法是由道氏化學(xué)公司發(fā)明，它的基本原理是：首先把水中有機(jī)物的碳氧化成CO₂，消除干擾因素后由CO₂檢測(cè)器測(cè)定，再由數(shù)據(jù)處理把CO₂氣體含量轉(zhuǎn)換成水中有機(jī)物的濃度。對(duì)于水中的無(wú)機(jī)碳，采用單獨(dú)測(cè)定或酸化后去除。

　　有機(jī)碳的氧化分干法氧化(高溫燃燒法)和濕法氧化，徐滋秋教授就當(dāng)前兩種方法所采用的技術(shù)、試劑等向我們做了介紹。

　　從溫度方面看：德國(guó)LAR公司的Quick TOC儀采用1200°C的超高溫?zé)o催化劑方式，島津的TOC-V采用680°C催化法；歐美絕大多數(shù)TOC儀以及煙臺(tái)研制、生產(chǎn)的TOC-2000D，采用950°C左右的高溫催化法。

　　在催化劑方面，目前德國(guó)耶拿的micro N/C和 multi N/C3000用氧化鈰作催化劑，德國(guó)Maihak以鈀和氧化鋁作催化劑；島津TOC-V用鉑作催化劑；還有多數(shù)TOC儀器廠商以氧化鈷作催化劑。

　　高溫氧化管的材料目前主要有兩種，高溫陶瓷(剛玉)材料1200°C以上不變形，制作要求高，需大批量生產(chǎn)，德國(guó)LAR的Quick、耶拿的micro N/C和 multi N/C3000、Maihak的TOCOR2和TOCOR20采用高溫陶瓷材料，它的缺點(diǎn)是溫度系數(shù)較大，經(jīng)常啟/停易裂紋、漏氣報(bào)廢，而且價(jià)格高，難以承受；石英材料1100°C以下不變形，加工較簡(jiǎn)單、價(jià)格適中，大多數(shù)TOC分析儀選用石英材料。

　　濕法氧化是以氧化劑輔以外部能量把有機(jī)物中的碳氧化成CO₂的方法。它的應(yīng)用時(shí)間遠(yuǎn)比高溫燃燒催化氧化法早，在現(xiàn)代的TOC連續(xù)分析儀中，絕大部分都是濕法氧化。當(dāng)前濕法的氧化劑主要有過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨以及臭氧、雙氧水、過氧化鉀、光催化劑二氧化鈦等；外部能量主要有加熱、加壓、紫外光及微波。

　　過硫酸鹽在當(dāng)今的濕法TOC分析儀中廣泛使用；美國(guó)STAR的TOC-3000型分析儀、美國(guó)GE的400型、800型、900型Sievers系列TOC分析儀采用臭氧氧化法；美國(guó)STAR的TOC-4000型分析儀、美國(guó)ThomTon的TOC-502P分析儀采用紫外光氧化法，煙臺(tái)的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用紫外光氧化。

　　(2)檢測(cè)器 比較

　　CO₂檢測(cè)的方法研究也很多，經(jīng)無(wú)數(shù)次的試用、改進(jìn)、淘汰，目前使用最多的是紅外，其次是電導(dǎo)然后是庫(kù)侖等。

　　“庫(kù)侖法檢測(cè)器在美國(guó)Coulometrics的System130、美國(guó)UIC的CMI燃燒催化氧化TOC儀和System230紫外過硫酸鹽氧化法TOC儀中使用。”

　　“電導(dǎo)檢測(cè)在美國(guó)ThomTon的TOC-502P分析儀及美國(guó)GE的400型、toc測(cè)定儀800型、900型Sievers系列TOC分析儀中使用。電導(dǎo)檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、線性范圍寬、價(jià)格低，缺點(diǎn)是受外界溫度影響大。只要做好恒溫措施或溫度補(bǔ)償完全可以達(dá)到TOC分析儀的性能要求。煙臺(tái)的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用電導(dǎo)檢測(cè)器，但煙臺(tái)的電導(dǎo)檢測(cè)器具兩個(gè)電導(dǎo)池，一個(gè)測(cè)量池、一個(gè)參比池。”

　　“NDIR的特點(diǎn)是直接測(cè)定CO₂含量，無(wú)需二次轉(zhuǎn)換，精度高；但適合在TOC分析儀上使用的國(guó)產(chǎn)NDIR還不過關(guān)，體積大、價(jià)格高，是TOC分析儀國(guó)產(chǎn)化的最大難題之一。”

　　(3)進(jìn)樣器 難點(diǎn)

　　“自動(dòng)進(jìn)樣器特別是高精度進(jìn)樣器、高精度蠕動(dòng)泵不能制造，是全國(guó)精密加工技術(shù)普遍存在的問題，也是TOC分析儀國(guó)產(chǎn)化中的一個(gè)瓶頸。”

　　“水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀一旦投入運(yùn)行，零部件的損耗數(shù)量很大；采用進(jìn)口儀器，常常由于零部件的價(jià)格過高，而出現(xiàn)‘買得起馬配不起鞍’的問題；因此，在國(guó)產(chǎn)化的研究中，應(yīng)重視零部件的研制開發(fā)，絕不能搞進(jìn)口零部件的簡(jiǎn)單組裝之路。”

　　“任何一種方法，任何一種TOC自動(dòng)測(cè)定裝置，都有自己的長(zhǎng)處，也都有缺陷，不可能十全十美。用戶需要充分了解本部門的水質(zhì)狀況，選擇最合理的機(jī)型，研制單位亦應(yīng)根據(jù)不同的水質(zhì)狀況，開發(fā)出不同特點(diǎn)的儀器，才能滿足環(huán)保工作的需要。”