Total organic carbon что это

Общий органический углерод

Типичный анализ общего углерода (TC) измеряет как общий присутствующий органический углерод (TOC), так и дополнительный общий неорганический углерод (TIC), последний представляет собой количество неорганического углерода, такого как углерод в карбонатных минералах. Вычитание неорганического углерода из общего количества углерода дает TOC. Другой распространенный вариант анализа TOC включает сначала удаление части TIC, а затем измерение оставшегося углерода. Этот метод включает продувку подкисленной пробы воздухом или азотом, не содержащим углерода, перед измерением, и поэтому более точно его называют неочищаемым органическим углеродом (NPOC). [3]

Содержание

Измерение [ править ]

Поскольку все анализаторы ТОС фактически измеряют только общий углерод, анализ ТОС всегда требует некоторого учета неорганического углерода, который всегда присутствует. Один метод анализа включает двухэтапный процесс, обычно называемый TC-IC. Он измеряет количество неорганического углерода (IC), выделившегося из подкисленной аликвоты образца, а также общее количество углерода (TC), присутствующего в образце. TOC рассчитывается путем вычитания значения IC из TC образца. В другом варианте используется подкисление образца для выделения диоксида углерода и определение его как неорганического углерода (IC) с последующим окислением.и измерение оставшегося неочищаемого органического углерода (NPOC). Это называется анализом TIC-NPOC. Более распространенный метод напрямую измеряет TOC в образце путем повторного подкисления образца до значения pH, равного двум или менее, для выделения газа IC, но в данном случае в воздух, а не для измерения. Оставшийся неизвлекаемый газ CO ₂ (NPOC), содержащийся в жидкой аликвоте, затем окисляется с выделением газов. Затем эти газы отправляются в детектор для измерения.

Независимо от того, проводится ли анализ ТОС методами TC-IC или NPOC, его можно разбить на три основных этапа:

Подкисление [ править ]

Добавление кислоты и барботирования инертного газа позволяет преобразовать все ионы бикарбоната и карбоната в диоксид углерода, и этот продукт IC удаляется вместе с любым присутствующим POC (что такое POC).

Окисление [ править ]

Горение при высокой температуре [ править ]

Высокотемпературное каталитическое окисление [ править ]

При ручном или автоматическом процессе образец вводится на платиновый катализатор при 680 ° C в богатой кислородом атмосфере. Концентрация образующегося углекислого газа измеряется недисперсионным инфракрасным детектором (NDIR). [6]

Фотоокисление (ультрафиолетовый свет) [ править ]

Ультрафиолетовое / персульфатное окисление [ править ]

Образованные свободнорадикальные окислители:

Окисление органических веществ:

Метод УФ – химического окисления предлагает относительно низкие эксплуатационные расходы и высокую чувствительность для широкого спектра применений. Однако у этого метода есть ограничения по окислению. Ограничения включают неточности, связанные с добавлением каких-либо посторонних веществ в анализируемый материал и образцы с большим количеством твердых частиц. Выполнение анализа «пустой системы», который заключается в анализе с последующим вычитанием количества углерода, вносимого химической добавкой, неточности уменьшаются. Однако анализ уровней ниже 200 частей на миллиард TOC все еще затруднен.

Термохимическое окисление персульфата [ править ]

Этот метод, также известный как нагретый персульфат, использует то же образование свободных радикалов, что и окисление персульфата ультрафиолетом, за исключением того, что использует тепло для увеличения окислительной способности персульфата. Химическое окисление углерода с помощью сильного окислителя, такого как персульфат, очень эффективно и, в отличие от УФ-излучения, не подвержено более низкому извлечению из-за помутнения образцов. Анализ системных бланков, необходимый во всех химических процедурах, особенно необходим для методов ТОС с нагретым персульфатом, потому что метод настолько чувствителен, что реагентыне могут быть приготовлены с достаточно низким содержанием углерода, чтобы его нельзя было обнаружить. Персульфатные методы используются при анализе сточных вод, питьевой воды и фармацевтических вод. При использовании в сочетании с чувствительными детекторами NDIR приборы для определения ТОС на основе персульфата с подогревом легко измеряют ТОС от единиц на миллиард (ppb) до сотен частей на миллион (ppm) в зависимости от объемов пробы.

Обнаружение и количественная оценка [ править ]

Проводимость [ править ]

Недисперсионный инфракрасный порт (NDIR) [ править ]

Анализаторы [ править ]

Практически все анализаторы ТОС измеряют CO _2, образующийся при окислении органического углерода и / или при подкислении неорганического углерода. Окисление осуществляется либо посредством сжигания, катализируемого платиной, нагретым персульфатом, либо с помощью УФ / персульфатного реактора. Как только СО ₂ образовался, он измеряется детектором: либо датчиком электропроводности (если СО ₂ водный), либо недисперсионным инфракрасным датчиком (после продувки водного СО ₂ в газовую фазу). Обнаружение проводимости желательно только в нижних диапазонах ТОС в деионизированной воде, тогда как обнаружение NDIR лучше во всех диапазонах ТОС. Вариант, описанный какМембранное кондуктометрическое обнаружение позволяет проводить измерения ТОС в широком аналитическом диапазоне как в образцах деионизированной, так и недеионизированной воды. Современные высокопроизводительные приборы TOC способны определять концентрацию углерода значительно ниже 1 мкг / л (1 часть на миллиард или частей на миллиард).

Полевые испытания и отчеты анализатора [ править ]

Некоммерческая исследовательская и испытательная организация, Instrumentation Testing Association (ITA), может предоставить результаты полевых испытаний онлайн-анализаторов TOC для промышленных сточных вод. [11] Управление по утилизации отходов побережья Мексиканского залива (GCWDA), Завод по очистке промышленных сточных вод Бейпорта в Пасадене, Техас, спонсировало и провело это испытание в 2011 году. Объект GCWDA в Бейпорте обрабатывает приблизительно 30 мг в день промышленных отходов, полученных от примерно 65 клиентов (в основном нефтехимических). Полевые испытания заключались в использовании онлайн-анализаторов ТОС на притоке объекта в Бейпорте, в которых концентрации ТОС могут варьироваться от 490 до 1020 мг / л, в среднем 870 мг / л. GCWDA проводит около 102 анализов TOC в своей лаборатории в день на своем очистном сооружении в Бейпорте и использует измерения TOC для управления технологическим процессом и выставления счетов. GCWDA планирует использовать онлайн-анализаторы ТОС для управления технологическим процессом,обнаружение входящей пробковой нагрузки от отраслей и возможность использования онлайн-анализаторов ТОС для обнаружения и мониторинга летучих компонентов входящего потока. Полевые испытания проводились в течение 90 дней с использованием лабораторных измерений соответствия один раз в день для сравнения с выходными данными анализатора, чтобы продемонстрировать общую точность прибора при воздействии множества одновременно изменяющихся параметров, как это было в условиях мониторинга в реальном времени. Результаты полевых испытаний могут предоставить информацию о требованиях к конструкции, эксплуатации и техническому обслуживанию прибора, которые влияют на характеристики приборов в полевых условиях. Отчет о полевых испытаниях включает в себя оценки онлайн-анализаторов TOC, использующих следующие технологии: высокотемпературное горение (HTC), высокотемпературное каталитическое окисление / окисление при горении (HTCO),Сверхкритическое окисление воды (SCWO) и двухступенчатое повышенное окисление (TSAO).

Сжигание [ править ]

В анализаторе горения половина пробы вводится в камеру, где она подкисляется, обычно фосфорной кислотой, чтобы превратить весь неорганический углерод в диоксид углерода в соответствии со следующей реакцией: [ требуется пояснение ]

Химическое окисление [ править ]

Анализаторы химического окисления вводят образец в камеру с фосфорной кислотой, а затем с персульфатом. Анализ разделен на два этапа. Неорганический углерод удаляют путем подкисления и продувки. После удаления неорганического углерода добавляют персульфат, и образец либо нагревают, либо облучают УФ-светом от ртутной лампы. Свободные радикалы образуют персульфат и реагируют с любым доступным углеродом с образованием диоксида углерода. Углерод от обоих определений (этапов) либо пропускают через мембраны, которые измеряют проводимость.изменения, которые возникают в результате присутствия различных количеств углекислого газа или продуваются и обнаруживаются чувствительным детектором NDIR. Как и в анализаторе горения, общее количество образовавшегося углерода за вычетом неорганического углерода дает хорошую оценку общего органического углерода в образце. Этот метод часто используется в онлайн-приложениях из-за низких требований к обслуживанию.

Приложения [ править ]

Анализ [ править ]

Окружающая среда [ править ]

Содержание ТОС также является важным параметром для оценки качества ресурсов органических сланцев, которые являются одним из наиболее важных нетрадиционных видов топлива. Были введены многочисленные методы оценки, в том числе основанные на каротажных данных и методах in situ. [17]

Фармацевтика [ править ]

Источник

Типичный анализ общего углерода (TC) измеряет как общий присутствующий органический углерод (TOC), так и дополнительный общий неорганический углерод (TIC), последний представляет собой количество неорганического углерода, такого как углерод в карбонатных минералах. Вычитание неорганического углерода из общего количества углерода дает TOC. Другой распространенный вариант анализа TOC включает сначала удаление части TIC, а затем измерение оставшегося углерода. Этот метод включает продувку подкисленной пробы воздухом или азотом, не содержащим углерода, перед измерением, поэтому его более точно назвать неочищаемым органическим углеродом (NPOC).

СОДЕРЖАНИЕ

Измерение

Поскольку все анализаторы ТОС фактически измеряют только общий углерод, анализ ТОС всегда требует некоторого учета неорганического углерода, который всегда присутствует. Один метод анализа включает двухэтапный процесс, обычно называемый TC-IC. Он измеряет количество неорганического углерода (IC), выделившееся из подкисленной аликвоты образца, а также количество общего углерода (TC), присутствующего в образце. TOC рассчитывается путем вычитания значения IC из TC образца. В другом варианте используется подкисление образца для выделения диоксида углерода и определение его как неорганического углерода (IC), затем окисление и измерение оставшегося неочищаемого органического углерода (NPOC). Это называется анализом TIC-NPOC. Более распространенный метод непосредственно измеряет TOC в образце путем повторного подкисления образца до значения pH, равного двум или менее, для выделения газа IC, но в данном случае в воздух, а не для измерения. Оставшийся неизвлекаемый газ CO ₂ (NPOC), содержащийся в жидкой аликвоте, затем окисляется с выделением газов. Затем эти газы отправляются в детектор для измерения.

Независимо от того, проводится ли анализ ТОС методами TC-IC или NPOC, его можно разбить на три основных этапа:

Подкисление

Добавление кислоты и барботирования инертного газа позволяет преобразовать все бикарбонатные и карбонатные ионы в диоксид углерода, и этот продукт IC удаляется вместе с любым присутствующим очищаемым органическим углеродом (POC).

Окисление

Горение при высокой температуре

Каталитическое окисление при высоких температурах

При ручном или автоматическом процессе образец вводится на платиновый катализатор при 680 ° C в атмосфере, богатой кислородом. Концентрация образующегося углекислого газа измеряется недисперсионным инфракрасным детектором (NDIR).

Фотоокисление (ультрафиолет)

Ультрафиолетовое / персульфатное окисление

Образованные свободнорадикальные окислители:

Окисление органических веществ:

Метод УФ – химического окисления предлагает относительно низкие эксплуатационные расходы и высокую чувствительность для широкого спектра применений. Однако у этого метода есть ограничения по окислению. Ограничения включают неточности, связанные с добавлением каких-либо посторонних веществ в аналит и образцы с большим количеством твердых частиц. При выполнении анализа «пустая система», который заключается в анализе с последующим вычитанием количества углерода, внесенного химической добавкой, погрешности уменьшаются. Однако анализ уровней содержания ниже 200 частей на миллиард TOC все еще затруднен.

Термохимическое окисление персульфата

Этот метод, также известный как нагретый персульфат, использует то же образование свободных радикалов, что и окисление персульфата УФ, за исключением того, что использует тепло для увеличения окислительной способности персульфата. Химическое окисление углерода сильным окислителем, таким как персульфат, очень эффективно и, в отличие от ультрафиолетового излучения, не подвержено более низкому извлечению, вызванному помутнением образцов. Анализ системных заготовок, необходимый во всех химических процедурах, особенно необходим для методов TOC с нагретым персульфатом, потому что метод настолько чувствителен, что невозможно приготовить реагенты с достаточно низким содержанием углерода, чтобы их нельзя было обнаружить. Персульфатные методы используются при анализе сточных вод, питьевой воды и фармацевтических вод. При использовании в сочетании с чувствительными детекторами NDIR приборы для определения ТОС на основе персульфата с подогревом легко измеряют ТОС от единиц на миллиард (ppb) до сотен частей на миллион (ppm) в зависимости от объемов пробы.

Обнаружение и количественная оценка

Проводимость

Недисперсионный инфракрасный (NDIR)

Анализаторы

Практически все анализаторы ТОС измеряют CO _2, образующийся при окислении органического углерода и / или при подкислении неорганического углерода. Окисление осуществляется либо посредством сжигания, катализируемого платиной, нагретым персульфатом, либо с помощью УФ / персульфатного реактора. Как только CO ₂ образуется, он измеряется детектором: либо датчиком электропроводности (если CO ₂ водный), либо недисперсионным инфракрасным датчиком (после продувки водного CO ₂ в газовую фазу). Обнаружение проводимости желательно только в нижних диапазонах ТОС в деионизированной воде, тогда как обнаружение NDIR лучше во всех диапазонах ТОС. Вариант, называемый мембранным кондуктометрическим детектированием, позволяет измерять ТОС в широком аналитическом диапазоне как в образцах деионизированной, так и недеионизированной воды. Современные высокопроизводительные приборы TOC способны определять концентрацию углерода значительно ниже 1 мкг / л (1 часть на миллиард или частей на миллиард).

Полевые испытания анализатора и отчеты

Некоммерческая исследовательская и испытательная организация, Instrumentation Testing Association (ITA), может предоставить результаты полевых испытаний онлайн-анализаторов TOC в промышленных сточных водах. Управление по утилизации отходов побережья Мексиканского залива (GCWDA), Завод по очистке промышленных сточных вод Бейпорта в Пасадене, штат Техас, спонсировало и провело это испытание в 2011 году. Объект GCWDA в Бэйпорте обрабатывает приблизительно 30 мг в день промышленных отходов, полученных от примерно 65 клиентов (в основном нефтехимических). Полевые испытания заключались в использовании онлайн-анализаторов ТОС на притоке объекта в Бейпорте, в которых концентрации ТОС могут варьироваться от 490 до 1020 мг / л, в среднем 870 мг / л. GCWDA проводит около 102 анализов TOC в своей лаборатории в день на своем очистном сооружении в Бейпорте и использует измерения TOC для управления технологическим процессом и выставления счетов. GCWDA планирует использовать онлайн-анализаторы ТОС для управления процессами, обнаружения входящей нагрузки от промышленных пробок и потенциально использовать онлайн-анализаторы ТОС для обнаружения и мониторинга летучих веществ в входящем потоке. Полевые испытания проводились в течение 90 дней с использованием лабораторных измерений соответствия один раз в день для сравнения с выходными данными анализатора, чтобы продемонстрировать общую точность прибора при воздействии множества одновременно изменяющихся параметров, как это было в условиях мониторинга в реальном времени. Результаты полевых испытаний могут предоставить информацию о требованиях к конструкции, эксплуатации и техническому обслуживанию прибора, которые влияют на характеристики приборов в полевых условиях. Отчет о полевых испытаниях включает оценки онлайн-анализаторов TOC, использующих следующие технологии: высокотемпературное горение (HTC), высокотемпературное каталитическое окисление / окисление при горении (HTCO), сверхкритическое окисление воды (SCWO) и двухступенчатое повышенное окисление (TSAO).

Горение

В анализаторе горения половина пробы вводится в камеру, где она подкисляется, обычно фосфорной кислотой, чтобы превратить весь неорганический углерод в диоксид углерода в соответствии со следующей реакцией:

Химическое окисление

Приложения

Анализ

Относящийся к окружающей среде

Содержание ТОС также является важным параметром для оценки качества ресурсов органических сланцев, которые являются одним из наиболее важных нетрадиционных видов топлива. Были введены многочисленные методы оценки, в том числе на основе каротажных данных и методов на месте.

Фармацевтическая

Микроэлектроника

Источник

Total organic carbon что это

Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода

Water. Methods for determination of total and dissolved organic carbon

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 31958-2012 с ГОСТ Р 52991-2008 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Протектор» совместно с Закрытым акционерным обществом «Роса»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 3 декабря 2012 г. N 54)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. N 1907-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31958-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

6 Настоящий стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52991-2008

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. N 1907-ст ГОСТ Р 52991-2008 отменен с 15 февраля 2015 г.

8 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все типы воды, в том числе питьевую, расфасованную в емкости, и устанавливает методы определения содержания общего и растворенного органического углерода в диапазоне от 1 до 1000 мг/дм с использованием анализаторов углерода, принцип действия которых основан на высокотемпературном каталитическом окислении соединений углерода, находящихся в пробе воды, и обеспечивает:

— раздельное определение содержания общего углерода и общего неорганического углерода с последующим вычислением содержания общего органического углерода по разности между содержанием общего углерода и содержанием общего неорганического углерода (метод 1);

— предварительное полное удаление общего неорганического углерода из пробы воды с последующим определением содержания общего органического углерода (метод 2). Метод 2 применяют, когда предполагаемое содержание общего неорганического углерода в пробе воды выше или сопоставимо с содержанием общего органического углерода.

Если содержание общего или растворенного органического углерода превышает верхнюю границу указанного диапазона, допускается разбавление пробы, но не более чем в 100 раз.

1 Легколетучие органические вещества, например бензол, толуол, циклогексан и хлороформ, частично теряются вместе с диоксидом углерода при его удалении путем продувания воздухом после окисления пробы.

2 Методы настоящего стандарта не предназначены для получения информации о природе органических соединений, присутствующих в воде.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 17.1.5.05 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ 83 Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 1770 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 3118 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3956 Силикагель технический. Технические условия

ГОСТ 4201 Реактивы. Натрий углекислый кислый. Технические условия

ГОСТ 4220 Реактивы. Калий двухромовокислый. Технические условия

ГОСТ 6552 Реактивы. Кислота ортофосфорная. Технические условия

ГОСТ 6709 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 14261 Реактивы. Кислота соляная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 14919 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия

ГОСТ ISO/IEC 17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

ГОСТ 20490 Реактивы. Калий марганцовокислый. Технические условия

ГОСТ 24104 Весы лабораторные. Общие технические требования

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1.Метрологические и технические требования. Испытания».

ГОСТ 25336 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29169 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 29228 (ИСО 835-2-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 2. Пипетки градуированные без установленного времени ожидания

ГОСТ 31861 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ 31862 Вода питьевая. Отбор проб

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 56237-2014 (ИСО 5667-5:2006) «Вода питьевая. Отбор пробна станциях водоподготовки и в трубопроводных распределительных системах».

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями:

3.1 общий углерод, ОУ (total carbon, ТС): Углерод, присутствующий в воде в виде органических и неорганических соединений, включая элементарный углерод.

3.2 общий неорганический углерод, ОНУ (total inorganic carbon, TIC): Углерод, присутствующий в воде в виде неорганических соединений: карбонатов, гидрокарбонатов, элементарного углерода, диоксида углерода (IV), оксида углерода (II), цианатов, цианидов и тиоцианатов.

3.3 общий органический углерод, ООУ (total organic carbon, TOC): Углерод, присутствующий в воде в виде органических соединений в растворенном и нерастворенном состоянии.

3.4 растворенный органический углерод, РОУ (dissolved organic carbon, DOC): Углерод, присутствующий в воде в виде органических соединений, проходящий при фильтровании через мембранный фильтр с порами диаметром 0,45 мкм.

3.5 растворенный неорганический углерод, РНУ (dissolved inorganic carbon): Углерод, присутствующий в воде в растворенном состоянии, в основном в виде карбонатов и гидрокарбонатов.

3.6 общий растворенный углерод, ОРУ (total dissolved carbon): Углерод, присутствующий в воде в виде растворенного органического углерода и растворенного неорганического углерода.

4 Отбор проб

Пробу воды отбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 31861, ГОСТ 31862 и ГОСТ 17.1.5.05 в стеклянные герметично закрывающиеся емкости, заполняя их доверху.

Если нет возможности проанализировать воду в течение суток с момента отбора, то пробу консервируют, добавляя 0,1 см ортофосфорной кислоты на 100 см пробы, и хранят при температуре 2°С-8°С не более 30 сут.

Источник