水质监测与分析-水中的有机物质 (3).pdf

水质监测与分析 水中的有机物质水中的有机物质水中的有机物质水中的有机物质 概念：概念：概念：概念： 总有机碳（总有机碳（总有机碳（总有机碳（TOCTOCTOCTOC）是以碳的含量表示水中有是以碳的含量表示水中有是以碳的含量表示水中有是以碳的含量表示水中有 机物质的总量，结果以碳（机物质的总量，结果以碳（机物质的总量，结果以碳（机物质的总量，结果以碳（C C C C）的）的）的）的mg/Lmg/Lmg/Lmg/L表示 总有机碳总有机碳总有机碳总有机碳(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon) 环境意义环境意义环境意义环境意义: : : : 碳是组成有机物的主要元素，水的TOC值越 高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以 作为评价水质有机污染的指标 碳是组成有机物的主要元素，水的TOC值越 高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以 作为评价水质有机污染的指标 总有机碳总有机碳总有机碳总有机碳(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon)(Total Organic Carbon) Reasons for replacement of COD by TOCReasons for replacement of COD by TOC ? ? Time and costsTime and costs- -lengthy digestion not requiredlengthy digestion not required ? ? Usage of toxic chemicals with COD, non toxic Usage of toxic chemicals with COD, non toxic with TOCwith TOC ? ? SensitivitySensitivity ? ? AutomationAutomation TOC 相关技术术语 总碳（总碳（TC, Total Carbon） 无机碳（ ） 无机碳（IC, Inorganic Carbon） 总有机碳（ ） 总有机碳（TOC, Total Organic Carbon） 可吹扫有机碳 （ ） 可吹扫有机碳 （POC, Purgeable Organic Carbon） 溶解性有机碳 （ ） 溶解性有机碳 （DOC, Dissolved Organic Carbon） 悬浮状有机碳 （ ） 悬浮状有机碳 （SOC, Suspended Organic Carbon） 不可吹扫有机碳 （ ） 不可吹扫有机碳 （NPOC, Non-Purgeable Organic Carbon） Carbon in WaterCarbon in Water Common TermsCommon Terms ?Total Inorganic Carbon (TIC)Total Inorganic Carbon (TIC) ? ? carbonate, bicarbonate and COcarbonate, bicarbonate and CO 2 2 ?Total Organic Carbon (TOC)Total Organic Carbon (TOC) ? ? All covalently bonded non TIC carbon atomsAll covalently bonded non TIC carbon atoms ?Total Carbon (TC) = TIC + TOCTotal Carbon (TC) = TIC + TOC Carbon in WaterCarbon in Water Components of TOC in waterComponents of TOC in water ?Volatile (or Volatile (or PurgeablePurgeable) Organic Carbon (VOC / POC) Organic Carbon (VOC / POC) ? ? removed by gas strippingremoved by gas stripping ?NonNon- -purgeablepurgeable Organic Carbon (NPOC)Organic Carbon (NPOC) ? ? not removed by gas strippingnot removed by gas stripping ?Dissolved Organic Carbon (DOC)Dissolved Organic Carbon (DOC) ? ? passes through a 0.45 passes through a 0.45 m filterm filter TOC TOC TOC TOC 测定的原理测定的原理测定的原理测定的原理 （1 1）差减法：）差减法：）差减法：）差减法： TOC = TC TOC = TC TICTIC 总碳总碳 (TC) 的测定的测定 TC的氧化方法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 （1）催化燃烧 （2）紫外（UV）氧化 （3）过硫酸盐 （4）UV-过硫酸盐 总碳（TC）总碳（TC） TC 的测定包括氧化生成 COTC 的测定包括氧化生成 CO2 2和 H和 H2 2O。

不论形式，所有的有机和无机碳物种的总和 不论形式，所有的有机和无机碳物种的总和 催化燃烧氧化方法适用范围催化燃烧氧化方法适用范围 ? ? 废水废水 ? ? 海水海水 ? ? 颗粒物颗粒物 固体固体ISO ISO 82458245 ? ? 环境监控环境监控 ? ? 工业工业 UV-过硫酸盐氧化方法适用范围过硫酸盐氧化方法适用范围 ? ? 高纯水高纯水 ? ? 饮用水饮用水 总有机碳总有机碳 (TIC) 的测定的测定 水中IC的形态水中IC的形态 水中总二氧化碳 （CO水中总二氧化碳 （CO2 2） = 溶解性二氧化碳 （CO） = 溶解性二氧化碳 （CO2 2） + 碳酸（H ） + 碳酸（H2 2COCO3 3） + 碳酸氢根离子（HCO） + 碳酸氢根离子（HCO3- 3-） + 碳酸根离子（CO ） + 碳酸根离子（CO32- 32-） ） 无机碳（IC）无机碳（IC） 包括碳酸根，碳酸氢根和溶解性二氧化碳 最普遍的无机碳化合物是碳酸根离子，碳酸根离子与二 氧化碳之间处于平衡状态 包括碳酸根，碳酸氢根和溶解性二氧化碳 最普遍的无机碳化合物是碳酸根离子，碳酸根离子与二 氧化碳之间处于平衡状态。

水中IC的形式水中IC的形式 水中IC的电离平衡 二 氧 化 碳 二 氧 化 碳 IC 测定IC 测定 )(CO)(CO OHCOCOH OHCOHHCO OHCOH2CO 22 2232 223 22 2 3 气态溶解 + + + 气态溶解 + + + + + + + 样品注入到含有酸（如磷 酸）的反应室中 样品注入到含有酸（如磷 酸）的反应室中 酸性条件下：酸性条件下： TOC TOC TOC TOC 测定的原理：（测定的原理：（测定的原理：（测定的原理：（2 2 2 2）直接法）直接法）直接法）直接法 Total Organic Carbon (TOC) Purgeable Organic Carbon (POC) Non-Purgeable Organic Carbon (NPOC) Assuming POC is 1% or less of total TOC NPOC = TOC (acidy，after sparging) TOCTOCTOCTOC测定的基本原理测定的基本原理测定的基本原理测定的基本原理 氧化氧化 CO2 测定测定 有机物有机物 第一步第一步第二步第二步 International standard for TOCInternational standard for TOC- - analysis: ISO 8245analysis: ISO 8245 ?Oxidation Oxidation ? ? combustion with high temperature addition of suitable oxidantcombustion with high temperature addition of suitable oxidant ? ? UV UV irradiationirradiation ? ? PersulfatePersulfate ?Determination of CODetermination of CO 2 2 ? ? IRIR- - spectrometryspectrometry ? ? TitrationTitration ? ? thermal conductivitythermal conductivity ? ? ElectrochemicalElectrochemical ? ? COCO 2 2 - - sensitive electrodesensitive electrode ? ? reduction of COreduction of CO 2 2 to CHto CH 4 4 , flame ionization (FID), flame ionization (FID) TOCTOCTOCTOC的测定的测定的测定的测定 燃烧氧化非分散红外吸收法燃烧氧化非分散红外吸收法燃烧氧化非分散红外吸收法燃烧氧化非分散红外吸收法 流程简单、重现性好、灵敏度高，在国内外被广泛采 用。

我国早在1991年就颁布了水质 总有机碳(TOC)的测定 非色散红外线吸收法 流程简单、重现性好、灵敏度高，在国内外被广泛采 用 我国早在1991年就颁布了水质 总有机碳(TOC)的测定 非色散红外线吸收法（GB 13193-91（GB 13193-91） 燃烧氧化非燃烧氧化非燃烧氧化非分散红外吸收法原理：（燃烧氧化非分散红外吸收法原理：（1） 氧化方法：氧化方法：氧化方法：氧化方法：高温燃烧（高温燃烧（高温燃烧（高温燃烧（680680950 950 ） 25222 2 22 2 2 5 2 2 2 1 fSOOP e dNOOH b aCO Ocfed b aSPNOHC fedcba + + 高温燃烧催化剂高温燃烧催化剂高温燃烧催化剂高温燃烧催化剂：铂和二氧化钴或三氧化二铬铂和二氧化钴或三氧化二铬 检测器工作原理：检测器工作原理：检测器工作原理：检测器工作原理：非色散红外线检测器非色散红外线检测器非色散红外线检测器非色散红外线检测器 由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收，并在一定由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收，并在一定由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收，并在一定由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收，并在一定 浓度范围内，二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓浓度范围内，二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓浓度范围内，二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓浓度范围内，二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓 度成正比，故可对水样中的总碳度成正比，故可对水样中的总碳度成正比，故可对水样中的总碳度成正比，故可对水样中的总碳(TC)(TC)(TC)(TC)和无机碳和无机碳和无机碳和无机碳(IC)(IC)(IC)(IC)进行分别进行分别进行分别进行分别 定量测定。

定量测定定量测定定量测定 燃烧氧化非燃烧氧化非燃烧氧化非分散红外吸收法原理：（2）燃烧氧化非分散红外吸收法原理：（2） CO2 入气口入气口 检测器检测器 红外光源红外光源 CO2 出气口出气口 气室气室 燃烧氧化非燃烧氧化非燃烧氧化。