為了保護水質，世界各地的政府和國際組織繼續實施保護性水法規，要求新的工業用水管理技術來滿足這些法規。這些法規旨在通過在可能的情況下最大限度地提高工業再利用并確保從加工和制造工廠排放的工業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）的嚴格監管標準來減少過度消耗。

隨著水法規和新工業節水技術的最新時代的發展，監測總有機碳(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，因此監測TOC的需求有助于廣泛的行業，包括石化和發電行業。

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。

工業用水和廢水應用

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

水執行多種工業任務，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；

蒸發冷卻水；

雨水徑流；

工廠用水再利用；

污水排放監測。

二、市政水和廢水應用

與工業水和廢水類似，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：

地表水供應監測；

地下水供應監測；

飲用水消毒；

成品水監測；

飲用水儲存；

污水處理廠；

下水道系統雨水。

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監測，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用于監測流出物時，它提供了對流出物是否在排放限值內的持續監視。

工業冷卻水提取過程還使用TOC測量來監測返回環境的廢水。在一些發達國家，從自然環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電廠，為家庭和工業消費提供電力。石化精煉和其他工業加工廠中的許多工業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通過蒸發冷卻產生的熱量。這些工廠系統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在線監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。通過監測TOC，可以快速識別污染事件，并將警報發送到控制室，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分析儀可以比傳統的水質測量技術節省成本。