為了保護(hù)水質(zhì)，世界各國政府和國際組織繼續(xù)實施保護(hù)性水法規(guī)，需要新的工業(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化工業(yè)再利用并確保加工和制造工廠的工業(yè)廢水排放符合旨在保護(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)來減少過度行為。
隨著水法規(guī)和新工業(yè)節(jié)水技術(shù)的最新時代，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 水分析是一項相對較新的技術(shù)，但它具有高度準(zhǔn)確、可靠和成本效益，使其成為確定水質(zhì)和清潔度的最經(jīng)濟(jì)、最快捷的解決方案之一。
一、什么是總有機(jī)碳（TOC）？
TOC是水中有機(jī)污染物的量。由于 TOC 可以來自任何有機(jī)物，例如腐爛的天然有機(jī)物 (NOM)、石油、脂肪、酒精、糖、蛋白質(zhì)和許多其他來源，因此監(jiān)測 TOC 的需求有助于廣泛的行業(yè)，包括石化和電力一代。
所有的水都含有一些碳，無論其純度如何。有機(jī)碳可以形成鏈狀分子的各種組合。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(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、化學(xué)、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。
水執(zhí)行各種工業(yè)任務(wù)，包括作為冷卻、烹飪、加熱、沖洗、洗滌、烹飪、消毒等的基本成分。
在石化和發(fā)電廠中，工廠工程師應(yīng)考慮以下領(lǐng)域的 TOC 測量，包括：
進(jìn)水水質(zhì)；
?鍋爐補(bǔ)給水；
?蒸發(fā)冷卻水；
?雨水徑流；
?工廠中水回用；
?污水排放監(jiān)測。
二、市政供水和污水處理應(yīng)用
與工業(yè)用水和廢水類似，市政用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；
?產(chǎn)品水監(jiān)測；
?飲用水儲存；
?污水處理廠；
?下水道系統(tǒng)雨水。
三、 TOC 與 BOD 和 COD 測量值的比較
從歷史上看，生化需氧量 (BOD) 和化學(xué)需氧量 (COD) 已被用于測量處理廠的進(jìn)水負(fù)荷和設(shè)定出水限值。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，它們使用危險化學(xué)品。
與 COD 和 BOD 一樣，TOC 是一個總和參數(shù)，用于測量作為有機(jī)分子存在的碳量，無論其來源如何。使用在線 TOC 分析儀持續(xù)監(jiān)測進(jìn)水，使工廠運(yùn)營商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)化他們的產(chǎn)能和性能。
只要測試樣品的組成保持相似，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，它可以持續(xù)監(jiān)測流出物是否在排放限制范圍內(nèi)。
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消散蒸發(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。
對地表水入口和出口的持續(xù)在線監(jiān)測可確保符合法律要求并避免高額罰款。在這種情況下，TOC 是水主要質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)。通過監(jiān)控 TOC，可以快速識別污染事件并將警報發(fā)送到控制室，以便快速采取糾正措施。
四、TOC的確定方法
有很多方法可以確定 TOC。測量 TOC 所需的兩個主要組成部分是將有機(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)試劑法被稱為過硫酸鹽或非色散紅外 (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，或者通過稱為加熱過硫酸鹽的過程來完成鹽的替代過程氧化完成。
測量 TOC 的第二種方法稱為高溫燃燒（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。
第三種測量 TOC 的方法是光催化或紫外光。 UV工藝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)品都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，取決于具體的應(yīng)用，儀器的位置等。
3S-TOC分析儀采用紫外過硫酸鹽氧化法，利用其NDIR檢測器檢測產(chǎn)生的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 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高性能反應(yīng)器消化。然后從液體中汽提產(chǎn)生的 CO2，干燥后，通過 NDIR 分析儀測量其濃度。該分析儀測量的 TOC 范圍為 0-5 mg/L 至 20,000 mg/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。由于此出于多種原因，TOC 分析儀可以比傳統(tǒng)的水質(zhì)測量技術(shù)節(jié)省成本。