水中總有機碳（TOC）分析儀

一、簡介

水中總有機碳（TOC）分析儀是北京北廣精儀儀器設備有限公司獨立研制的產品， 用于測定水樣中總有機碳的濃度，具有高靈敏度和精確度。

水中總有機碳（TOC）分析儀的工作原理是： 樣品中的有機物在紫外線（UV）的作用下被氧化成二 氧化碳，二氧化碳的測定采用了電導率檢測技術。通過測定未經氧化反應器的樣品的總 無機碳（TIC或IC）濃度，和經氧化后得到的樣品的總碳（TC）濃度來計算總有機碳濃 度。總有機碳濃度即總碳濃度與總無機碳濃度之間的差值： TOC = TC–TIC。

TOC分析儀可以檢測TOC濃度從0.001mg/L到1.000mg/L的水樣。本產品操作簡單， 維護費用低，無需添加化學試劑，操作人員無需特殊培訓或專業化學知識。

1.1 系統組成

TOC 分析儀的組成包括以下 7 個主要部分：

① 在線檢測裝置（在線型儀器配備）

② 樣品蠕動泵

③ 分流器

④ 氧化反應器

⑤ 二氧化碳傳感器

⑥ 微處理控制器和電子線路板

⑦ 輸出接口

1.2 在線檢測裝置

進入儀器內部后水樣的流速大約為 0.5 ml/min 。進入在線檢測裝置的水樣溫度可以 在 1～95℃范圍內，儀器的廢液和在線檢測裝置的排出液均由排液管排出。

1.3 離線檢測

離線檢測時， 儀器可從樣品瓶或其它沒有壓力的容器直接取樣。儀器管路沖洗和儀器 校準應在離線狀態操作。若樣品中有不可溶性微粒， 應經過濾膜（孔徑 60μm 或更小） 過 濾后進入儀器，以防止樣品中的微粒阻塞儀器。儀器的進樣管為 1/16 英寸的 Teflon 管， 經蠕動泵抽進管路中的水樣流速約為 0.5 ml/min。

1.4 分流器

水樣進入儀器后分成相同流量的兩路，其中一路通過延遲線圈進入二氧化碳傳感

器，檢測 TIC ，另一路通過氧化反應器利用紫外燈（UV 燈） 加二氧化*薄膜光催化氧化作用將有機物分解為二氧化碳，進入二氧化碳傳感器檢測 TC 。總有機碳可通過這個 差值計算得到： TOC = TC–TIC。

1.5 氧化反應器

儀器利用 UV 射線在二氧化*光催化劑的作用下將有機化合物氧化成二氧化碳，氧 化反應器是一個 UV 燈外包螺旋形的石英管。UV 燈發出 185nm 和 254nm 的光線， 使水 產生光分解。

H2O + hν(185nm)（TiO2 ） OH· + H·

羥基自由基（OH· ）能把有機化合物氧化為二氧化碳。

有機物 + OH· CO2 + H2O

UV 燈的使用壽命為 6 個月，當更換時間到期時儀器將出現警告信息，提醒用戶更 換 UV 燈。

1.6 二氧化碳傳感器

儀器上安裝有兩個二氧化碳傳感器，由電導率傳感器和溫度傳感器組成。電導率測 量采用雙精度技術，可以實現自動校準和溫度補償。TIC 傳感器用于檢測未經氧化的水 樣中二氧化碳濃度，同時檢測水樣的電導率值； TC 傳感器用于檢測水樣本身含有的二 氧化碳和水樣中有機物經分解后產生的二氧化碳濃度的總和。

1.7 二氧化碳測量循環

儀器每 4 分鐘檢測得出一個數據（包括 TOC 值和電導率值），在 4 分鐘的測量循環 中 TC 和 TIC 是獨立檢測的。

二、結構特征與工作原理

2.1 工作原理

1 — 鍍有二氧化*的螺旋石英玻璃管 2 — 紫外燈


3 — 電導率傳感器 4 — 延遲線圈 5 — 蠕動泵

圖 2-4 工作原理示意圖

水樣通過進樣口進入儀器后由分流器分成相等的兩份，其中一份通過延遲線圈 4, 進入二氧化碳傳感器 3 檢測 TIC ，另一份通過鍍有二氧化*的螺旋石英玻璃管 1 ，并在 紫外燈 2 的照射下將水中有機物催化分解為二氧化碳，進入電導率傳感器 3 檢測 TC。

總有機碳可通過這個差值計算得到： TOC = TC–TIC，后廢液通過蠕動泵 5，從排液管 流出。

2.2 應用范圍

該儀器可用于檢測制藥工業中純化水、注射用水和去離子水中有機碳的濃度； 也可 用于半導體行業中超純水TOC的檢測。

在制藥領域和生物化學領域清潔驗證過程中，可用于驗證清潔效果。

該儀器具有在線檢測功能，可以在線監測制藥工業的制水系統、半導體工業的超純 水制備系統和晶片工藝過程、電廠去離子水制備過程等。

三、技術參數及特點

3.1 主要技術參數

電 源： 220V±22V

電源頻率： 50Hz±1Hz

額定功率： 100W

基本尺寸： 44cm×18cm×26cm

檢測極限： 0.001mg/L

檢測精度： ±4%

檢測范圍： 0.001mg/L～1.000mg/L

分析時間： 4min

響應時間： 15 min 以內

樣品溫度： 1-95℃

環境溫度： 10-40℃ 溫度變化在±5℃/d 以內

內部樣品流速： 0.5 ml/min

相對濕度： ≤ 85%

重復性誤差： ≤ 3%

零點漂移： ±5%

量程漂移： ±5%

3.2 特點

① 不需要添加酸試劑、氧化劑和任何氣體，無需附加日常維護費。

② 操作簡單、快捷、可靠。使用者無需專業知識和專門培訓。

③ 針對 TOC1000ppb 以下去離子水的檢測設計，在線、離線檢測可以切換使用。

④ 超大的存儲器能自動存儲近 12 個月連續檢測的數據， 可以查詢任意一天的檢 測記錄，并能打印檢測結果。

⑤ 檢測速度快，一次檢測分析時間僅為 4 分鐘。

⑥ 同步檢測水樣的電導率值，將 TOC 分析儀與電導率儀合二為一。

⑦ 體積小、重量輕、耗能少、攜帶方便。

⑧ 具有自動的上限報警輸出，超出設定的檢測結果時可以提醒操作者。

⑨ 易于按照 USP <643>和 EP <2.2.44>以及中國藥典 2005 年版附錄Ⅷ R 所要求的 TOC 檢測方法進行系統適應性驗證。

⑩ 超大的 320*234 的點陣真彩顯示器以及人性化的界面，具有 RS232 數據接口和 打印機接口。

四、使用與操作方法

開始檢測并計入檢測次數，檢測完畢后顯示一次檢測結果，其中幾次檢測的結 果均自動保存在查詢記錄當中。檢測次數的設置方式為： 用“選擇"鍵移動光標， 用“設置" 鍵修改數字，按“確定"鍵進行確認，進入分析界面。進行四次沖洗過程

五、維護

5.1 易耗品更換周期

UV 燈和蠕動泵管可以從本公司購買。UV 燈為 185nm 、254nm 雙波長紫外燈，蠕 動泵管為進口泵管，具有高品質和良好的穩定性。易耗品更換周期參考表 5. 1。

表 5. 1 易耗品維護/更換

更換周期*
UV 燈 12 個月
蠕動泵管 12 個月

六、故障分析與排除
序號 故障現象 原因分析 排除方法
1 打開電源后屏幕無顯示 1 、查看保險絲是否損毀；2 、電源線插頭與機器插口是否有松 動 1 、更換保險絲2 、插緊電源線
2 檢測數據不穩定（測同一水樣時連續兩個值相差過大） 或誤差過大 檢查進樣管與排液管有無氣泡， 進樣 管與排液管有無壓過的痕跡 1 、更換有壓痕的進樣管 或排液管2 、用純水沖洗管路
3 檢測數值偏低過多 UV 燈使用期限是否已到 更換 UV 燈
4 按鍵失靈無反應 1 、檢查按鍵是否有破損，有無液體 流入；2 、長期使用或操作不當造成按鍵失 去彈性而短路 更換按鍵
5 儀器內部有異常的聲音 1 、判斷是否有異物掉入儀器內；2 、電機轉動是否正常 請專業人員修理
6 蜂鳴器叫 1 、短叫一聲表明所測值高于儀器設 定的上限值；2 、長叫可能是主板故障 1 、所測水樣有問題，檢 查來源2 、請專業人員修理
7 查詢數據時死機 儀器“參數設置"項下設置為“打印"， 但未連接打印機， 查詢記錄時搜索不 到打印機 1 、重啟，“參數設置" 項下設置為“不打印"2 、連接打印機
8 排液管不出水 1 、管路堵塞；2 、泵管已磨損 1 、用小注射器抽出水口2 、更換泵管
七、安裝與儲運
7.1 安裝
7. 1. 1 安裝位置的選擇
將儀器放在一個潔凈、無障礙物的平面上，并保證除儀器外還能承載 25kg的重量， 為了便于散熱，請確保儀器的后面和兩側留有至少16cm的空間。
7. 1.2 電源要求
電壓： 220V ± 22V
電源頻率： 50Hz ± 1Hz
7. 1.3 環境要求
儀器應在一個恒溫恒濕且適于工作的環境中進行。避免陽光直射和超常溫度； 溫度 過高（超過104°F ，40℃） 會導致運行失常，溫度過低（低于50°F ，10℃） 會導致測量
值誤差過大。
7.2 儲運
7.2. 1 包裝后的 TOC 分析儀應儲存在相對濕度不大于 80% ，無腐蝕性氣體且通風良好、 陰涼、清潔的室內。
7.2.2 運輸按訂貨合同要求，避免碰撞及受潮。
7.2.3 若對本儀器進行重新拆卸與安裝，請聯系儀器制造商，由專業技術人員協助解決。