為了保護(hù)水質(zhì)，世界各地的政府和國際組織繼續(xù)實(shí)施保護(hù)性水法規(guī)，要求新的工業(yè)用水管理技術(shù)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(hù)地表和地下水資源（包括海洋和海洋生物）的嚴(yán)格監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)來減少過度消耗。

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

一、什么是總有機(jī)碳(TOC)？

TOC是水體內(nèi)有機(jī)污染物的數(shù)量。由于TOC可以來自任何有機(jī)物，例如天然有機(jī)物(NOM)、石油、脂肪、酒精、糖、蛋白質(zhì)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(jī)碳可以形成鏈狀分子的多種組合。出于這個(gè)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(jī)碳的總和。它是通過從總碳(TC)中減去總無機(jī)碳得出的。TOC分析中還包括可吹掃有機(jī)碳(POC)、溶解有機(jī)碳(DOC)和不可吹掃有機(jī)碳(NPOC)的測量。

工業(yè)用水和廢水應(yīng)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(wù)，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(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的TOC測量，包括：

進(jìn)廠水質(zhì)；

鍋爐補(bǔ)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(yīng)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(yīng)用測量任務(wù)，包括：

地表水供應(yīng)監(jiān)測；

地下水供應(yīng)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(xué)需氧量(COD)已被用于測量處理廠進(jìn)水的負(fù)荷并設(shè)置出水的限值。然而，這些方法產(chǎn)生結(jié)果的速度較慢，并且在COD的情況下，它們使用危險(xiǎn)化學(xué)品。

與COD和BOD一樣，TOC是一個(gè)總和參數(shù)，它測量作為有機(jī)分子存在的碳量，無論其來源如何。使用在線TOC分析儀對進(jìn)水進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使工廠操作員和管理人員能夠保護(hù)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(jié)果就可以與BOD和COD相關(guān)聯(lián)。當(dāng)TOC用于監(jiān)測流出物時(shí)，它提供了對流出物是否在排放限值內(nèi)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(dá)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(fèi)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(chǎn)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(chǎn)生的熱量。這些工廠系統(tǒng)需要充足的清潔水供應(yīng)才能有效運(yùn)行并減少設(shè)備維護(hù)周期。

對地表水進(jìn)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(jià)高昂的罰款。在這種情況下，TOC是一個(gè)可用作水質(zhì)主要指標(biāo)的參數(shù)。通過監(jiān)測TOC，可以快速識別污染事件，并將警報(bào)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(gè)主要組件是將有機(jī)碳轉(zhuǎn)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(xué)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(jié)果。

化學(xué)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?xì)怏w。有多家TOC分析儀制造商使用所有這三種測量方法。所有產(chǎn)品都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，具體取決于具體的應(yīng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。

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(jī)碳。剩余的液體與過硫酸鈉混合并由兩個(gè)高性能反應(yīng)器消化。然后從液體中汽提出產(chǎn)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(jié)論

TOC測量準(zhǔn)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(yīng)用。沒有需要特殊處理、員工培訓(xùn)和處置限制的刺激性化學(xué)品。由于這些原因，TOC分析儀可以比傳統(tǒng)的水質(zhì)測量技術(shù)節(jié)省成本。