总有机碳(TOC)自动分析仪进样研究

曹桂林

(重庆耐德能源装备集成有限公司,重庆 401121)

总有机碳(TOC)自动分析仪进样研究

曹桂林

(重庆耐德能源装备集成有限公司,重庆 401121)

燃烧氧化-NDIR法是总有机碳(TOC)自动分析仪普遍采用的一种方法,但在实际应用中,影响其测量精度和误差的因素有很多,包括水汽干扰、载气流量、载气压力、燃烧温度、标液误差、进样精度、阀件死体积、密封性、检测器精度、基线漂移、积分精度等,其中进样精度是其中最关键、最重要的因素之一。提高进样精度会大大提高总有机碳(TOC)自动分析仪的测量精度和误差。

燃烧氧化-NDIR法 进样精度喷射法进样 滴水法进样

The infrared method is generally adopted by Total organic carbon automatic analyzer,but there are so many facrors impacts it’s measuring accuracy and erros in actual application,such as Water vapor interference, Carrier flow, Carrier gas pressure, burning temperature,Standard solution error, sample introduction accuracy,Valve dead volume, sealing, detector accuracy, baseline drift, integral accuracy and so on.the sample introduction accuracy is the most important factor. Improve the sample introduction accuracy will Greatly improved Total organic carbon automatic analyzer measurement accuracy and error.

Infrared Method; sample introduction accuracy sample introduction of spurt method sample introduction of jet method sample introduction of dirp method

1 引言

总有机碳(TOC)自动分析仪主要有以下几种测量方式：燃烧氧化-NDIR法、UV-过硫酸盐氧化-NDIR法、UV催化-过硫酸盐氧化-离子选择电极法(ISE)、加热-过硫酸盐氧化-NDIR法，其中燃烧氧化-NDIR法只需一次性转化，流程简单、重现性好、灵敏度高，因此这种TOC分析仪广为国内外所采用。燃烧氧化-NDIR法采用高温催化氧化技术，将有机物置于950℃以上高温中充分燃烧生成CO2，最后通过非分散红外吸收(NDIR)检测器对CO2进行检测，以确定水中有机物含量。

2 总有机碳(TOC)自动分析仪各种影响测量精度和误差的因素分析

影响总有机碳(TOC)自动分析仪测量精度和误差的因素有很多，包括水汽干扰、载气流量、载气压力、燃烧温度、标液误差、进样精度、阀件死体积、密封性、检测器精度、基线漂移、积分精度等。水汽干扰影响NDIR检测器对CO2的吸收，原因是二者的特征吸收波长有重叠，如表1，因此会影响检测器检测精度。载气流量和压力的变化导致产生的CO2进入检测器的流量产生变化，载气流量和压力太大，则检测器响应时间跟不上，载气流量和压力太小，则积分时间太长、整个测量周期随之变长。燃烧温度的高低是使有机物完全氧化为CO2的重要条件，950℃以上燃烧高温中绝大部分有机物都会氧化为CO2，如果燃烧温度太低则达不到完全氧化的效果。检测器精度、基线漂移、积分精度是后级检测系统的主要影响因素，主要通过电路处理，软件处理等方式减小误差。标液误差、进样精度、阀件死体积、密封性是流路系统的关键因素，提高工艺水平是解决这些因素带来误差的主要方法。

图1 喷射法进样

表1 CO2和水蒸气的特征吸收波长

3 总有机碳(TOC)自动分析仪进样研究

影响总有机碳(TOC)自动分析仪测量精度和误差的因素中，进样精度是最关键的因素之一。首先，总有机碳(TOC)自动分析仪测量二氧化碳的含量是ppm级，很小的误差都会导致误差所占整体值的比重很大；其次，一般检测器都采用积分法对CO2进行积分得到测量值，进样量如果差1%，积分累加的结果则是1%与积分次数的乘积，其结果可想而知。下面，介绍两种主要进样方式进行分析：(1)喷射法进样：这种进样方法是采用一定压力的载气将被测样品在压力作用下喷射入燃烧单元，一般有三种方式，如图1所示。在直射方式中，样品进入底部区域，如果进样管发生倾斜，或是瞬间载气流量和压力变大，发生散射，则大部分不会进入底部区域，而在管侧壁上。由于燃烧高温区域是在底部，散射和斜射就会导致燃烧不完全，从而测量精度也就大大折扣。(2)滴水法进样：这种方法是在慢速和载气压力很小的情况下，将样品一滴一滴的滴入燃烧单元，如图2所示。这种方法不会像喷射法一样会产生散射和斜射，而使样品喷在侧壁，但是，水滴的数量会影响测量精度，因为进样前和进样过程中，如果水滴处于前后水滴的重力和张力临界点，则进样滴水会产生多一滴和少一滴两种可能性。所以，必须有微调系统对水滴进样滴水进行调整，使每次进样保持一致，一次调整好后便不需要调整。

4 结语

图2 滴水法进样

虽然影响总有机碳(TOC)自动分析仪测量精度和误差的因素有很多，但进样精度是其中最关键、最重要的因素之一。本文主要介绍两种进样方法：喷射法进样和滴水法进样。两种方法都有各自的优缺点，在实际应用中可以通过结构、工艺、自动化、传感器等技术来克服其缺点，达到提高总有机碳(TOC)自动分析仪测量精度和误差的目的。

[1]王森,符青灵.仪表工试题集-在线分析仪表分册(第二版),2006,3：17-19.

[2]李国刚.水质TOC在线自动分析仪的现状[J].环境监测管理与现状,2000,12(6)：18-20.