為了保護水質，世界各地的政府和國際組織繼續(xù)實施保護性水法規(guī)，要求新的工業(yè)用水管理技術來滿足這些法規(guī)。這些法規(guī)旨在通過在可能的情況下最大限度地提高工業(yè)再利用并確保從加工和制造工廠排放的工業(yè)廢水符合旨在保護地表和地下水資源（包括海洋和海洋生物）的嚴格監(jiān)管標準來減少過度消耗。

隨著水法規(guī)和新工業(yè)節(jié)水技術的最新時代的發(fā)展，監(jiān)測總有機碳(TOC)的需求變得更加明顯和關鍵。雖然TOC水分析是一項相對較新的技術，但它高度準確、可靠且具有成本效益，這使其成為確定水質量和清潔度的最經濟、最快速的解決方案之一。

一、什么是總有機碳(TOC)？

TOC是水體內有機污染物的數量。由于TOC可以來自任何有機物，例如天然有機物(NOM)、石油、脂肪、酒精、糖、蛋白質和許多其他來源的腐爛，因此監(jiān)測TOC的需求有助于廣泛的行業(yè)，包括石化和發(fā)電行業(yè)。

無論水的純度如何，所有的水都含有一些碳。有機碳可以形成鏈狀分子的多種組合。出于這個原因，除非最終用戶專門尋找它，否則很難確定特定的化合物。

另一方面，TOC是化合物中所有有機碳的總和。它是通過從總碳(TC)中減去總無機碳得出的。TOC分析中還包括可吹掃有機碳(POC)、溶解有機碳(DOC)和不可吹掃有機碳(NPOC)的測量。

工業(yè)用水和廢水應用

水是各種加工和制造行業(yè)的重要組成部分，包括：汽車、化工、電子、食品/飲料、石油/天然氣、金屬/采礦、制藥、發(fā)電、紙漿/造紙和鋼鐵等等。

水執(zhí)行多種工業(yè)任務，包括作為冷卻、烹飪、加熱、漂洗、洗滌、蒸煮、消毒等的基本成分。

在石化和發(fā)電廠中，工廠工程師應考慮以下幾個方面的TOC測量，包括：

進廠水質；

鍋爐補給水；

蒸發(fā)冷卻水；

雨水徑流；

工廠用水再利用；

污水排放監(jiān)測。

二、市政水和廢水應用

與工業(yè)水和廢水類似，市政水和廢水處理廠中的TOC測量也適用于廣泛的應用測量任務，包括：

地表水供應監(jiān)測；

地下水供應監(jiān)測；

飲用水消毒；

成品水監(jiān)測；

飲用水儲存；

污水處理廠；

下水道系統(tǒng)雨水。

三、比較TOC與BOD和COD測量

歷史上，生化需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)已被用于測量處理廠進水的負荷并設置出水的限值。然而，這些方法產生結果的速度較慢，并且在COD的情況下，它們使用危險化學品。

與COD和BOD一樣，TOC是一個總和參數，它測量作為有機分子存在的碳量，無論其來源如何。使用在線TOC分析儀對進水進行持續(xù)監(jiān)測，使工廠操作員和管理人員能夠保護他們的工廠免于過載，這有助于優(yōu)化其容量和性能。

只要被測樣品的成分保持相似，TOC結果就可以與BOD和COD相關聯。當TOC用于監(jiān)測流出物時，它提供了對流出物是否在排放限值內的持續(xù)監(jiān)視。

工業(yè)冷卻水提取過程還使用TOC測量來監(jiān)測返回環(huán)境的廢水。在一些發(fā)達國家，從自然環(huán)境中提取的冷卻水占全國取水量的50%以上。

大部分冷卻水用于發(fā)電廠，為家庭和工業(yè)消費提供電力。石化精煉和其他工業(yè)加工廠中的許多工業(yè)過程也會產生大量熱量。

依靠水的冷卻塔或熱交換器用于散發(fā)通過蒸發(fā)冷卻產生的熱量。這些工廠系統(tǒng)需要充足的清潔水供應才能有效運行并減少設備維護周期。

對地表水進水口和出水口的連續(xù)在線監(jiān)測可以確保滿足法律要求并避免代價高昂的罰款。在這種情況下，TOC是一個可用作水質主要指標的參數。通過監(jiān)測TOC，可以快速識別污染事件，并將警報發(fā)送到控制室，在那里可以迅速采取糾正措施。

四、確定TOC的方法

有多種方法可以確定TOC。測量TOC所需的兩個主要組件是將有機碳轉化為二氧化碳(CO2)和檢測CO2的方法。

最常用的三種主要氧化方法是：化學試劑、高溫燃燒和光催化。所有三種方法都提供了可接受的結果。

化學試劑方法被稱為過硫酸鹽或非分散紅外(NDIR)傳感器過程，它可以通過紫外線(UV)光和輻射激活的過硫酸鹽氧化來完成，也可以通過稱為加熱過硫酸鹽氧化的替代過程來完成。

第二種測定TOC的方法稱為高溫燃燒（催化）過程。該過程通過在高溫爐中用鈷或鉑催化劑加熱樣品來測量TOC。

測定TOC的第三種方法是光催化或紫外光。紫外線過程將碳氧化成二氧化碳氣體。有多家TOC分析儀制造商使用所有這三種測量方法。所有產品都有其優(yōu)點和缺點，具體取決于具體的應用、儀器的位置等。

3S-TOC分析儀采用紫外線過硫酸鹽氧化法，該法使用其NDIR檢測器檢測生成的CO2進行分析。該方法和分析儀符合美國EPA、DIN、CE、ASTM和NAMUR法規(guī)以及ISO制定的標準。

要使用這種類型的TOC分析儀，首先將水樣酸化，然后鼓泡以去除無機碳。剩余的液體與過硫酸鈉混合并由兩個高性能反應器消化。然后從液體中汽提出產生的CO2，干燥后，其濃度由NDIR分析儀測量。分析儀測量的TOC范圍為0-5mg/L至20,000mg/L。

五、結論

TOC測量準確、可靠且具有成本效益，適用于需要處理水和廢水流的各種工業(yè)和市政應用。沒有需要特殊處理、員工培訓和處置限制的刺激性化學品。由于這些原因，TOC分析儀可以比傳統(tǒng)的水質測量技術節(jié)省成本。