总有机碳分析仪测定常见水的TOC

CHINAMEASUREMENT&TESTVol.35No.3May，2009

总有机碳分析仪测定常见水的TOC

吴启航，崔明超

（广州大学环境科学与工程学院，广东广州510006）

摘

要：水体有机物污染程度的综合指标有CODCr、CODMn、BOD5、TOC等，其中TOC指标是以碳的含量表示水体中

有机物总量的综合指标，我国目前尚未将TOC列为常规监测项目,但是TOC作为水体重要指标将越来越受到重珠江水、池塘水、河涌水、污水厂进水、污水厂出水各10份用岛津公司的TOC-视。采集广州地区的常见水样：

VCPH型总有机碳分析仪来分析，通过测定样品总碳和无机碳含量，计算二者的差值可得到总有机碳的测定值；用重铬酸钾氧化法（GB11914-）测定了常见水样的COD。讨论了TOC和COD之间的关系，求出常见水样的COD和TOC一元回归方程，数据表明TOC和COD之间存在比较好的线性关系，可以用TOC指标代替或者计算出COD值。

关键词：化学分析；测定；总有机碳（TOC）；化学需氧量（COD）中图分类号：X832；TQ127.1+1

文献标识码：A

文章编号：1674-5124（2009）03-0090-03

AnalysisofordinarywaterTOCwithshimadzuTOCanalyzer

WUQi-hang，CUIMing-chao

（SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，GuangzhouUniversity，Guangzhou510006）

Abstract:SynthesisindexofwaterorganismpollutionhasCODCr，CODMn，BOD5，TOC，etc.TOCisthemost

important.CollectingordinarywatersampleinGuangzhou，suchasZhujiangWater，PondWater，RiverWater，SewageWater，analyzedthemwithShimadzuTOC-VCPHOrganicCarbonAnalyzer.TOCconcentrationcouldbeobtainedbysubtractingtheTIC（TotalInorganicCarbon）concentrationfromtheTC（TotalCarbon）concentration.TheresultsshowthatTOChasaverygoodcorrelationwithCOD，bymeansofTOCregressionequations.ItshowsthattheCODnumericalvaluecanbededucedfromTOCdetermination.TheTOCnumericalvaluecanbeusedasrapidpollutionmonitoringforthewater.Itcanbeusedasafastandcheapparameterofindexoforganicpollution.

Keywords:Chenicalanalysis；Determination；TOC（TotalOrganicCarbon）；COD（ChemicalOxygenDemand）

1引言

总有机碳[1]（TotalOrganicCarbon，TOC）是有机物所含碳的总量，以Cmg/L来表示。TOC的测定采

）用燃烧法将有机物全部氧化，比化学需氧量（COD

和生化需氧量（BOD）更全面、准确表征有机物的总量，我国在新的污水综合排放标准中也增加了TOC项目。目前测定TOC的总有机碳分析仪有多种规格和品牌，选取岛津公司的TOC-VCPH型总有机碳

并讨论了分析仪为例测定几种常见水的TOC含量，

TOC和COD之间的关系。

收稿日期：2008-09-16；收到修改稿日期：2008-11-25基金项目：广州市属高校科技计划项目（62060）

作者简介：吴启航（1977-），男，陕西咸阳市人，实验师，主要

岛津公司的TOC-VCPH型总有机碳分析仪是

用于分析海水、污水、地表水等水性样品中总碳（TC）、总无机碳（TIC）、总有机碳（TOC）、不可吹出有机碳（NPOC）和总有机氮（TN）的自动化仪器。样品环管进样系统使分析仪可在大范围的浓度范围

TOC-VCPH总有机碳分内进行重现性极好的分析。

析仪在非常宽的浓度范围中。

2TOC-VCPH分析仪工作原理和性能特点[2]

采用燃烧-非分散红外方式进行工作。以高纯空气（N2+O2）作载气，将水样分别定量注射到TOC-VCPH中的TC和TIC反应管中，在各自的工

然后计算出TOC的测作条件下测定出TC和TIC，

定值。

当含碳化合物进入装有铂等高性能氧化催化

从事水土污染修复工作。

第35卷第3期吴启航等：总有机碳分析仪测定常见水的TOC

91

剂燃烧炉中，水样在680℃的高温下燃烧分解成二

氧化碳和水，水蒸气通过冷凝器冷却后被除去，非散射性红外检测器（NDIR）检测CO2的量，并转化为样品中的总碳（TC）含量。TIC反应管内装磷酸，

样品中的碳酸根和碳样品被酸化，当pH值降低时，

酸氢根转化成CO2，CO2被吹出，并进入非散射性红外检测器（NDIR），检测出的CO2量被转化成总无机碳（TIC）的含量。将TC和TIC的值相减，即得到总有机碳（TOC）的值。当样品被预酸化，并吹扫后，

）和可吹出有机碳可除去样品中的总无机碳（TIC

（POC），然后检测样品的TC值，即可得到不可吹出有机碳（NPOC）的值。可吹出有机碳（POC）的值通过浓缩和捕集可吹出有机物，然后将可吹出有机物释放到燃烧炉中。燃烧炉将有机物转化为CO2，并由非

）检测。散射性红外检测器（NDIR

TOC-VCPH总有机碳分析仪采用催化燃烧-非分散红外线气体分析法，可测定范围：TC为0mg/L～25000mg/L，TIC为0mg/L～30000mg/L，检出限可达4μg/L，燃烧温度680℃，设置了自动校正功能，即可以自动设定最佳工作条件，自动选择最佳工作曲线。再现率：CV为1.5%，测定时间：TC约为3min，TIC约为4min，注入样品容积在10μL～2000μL（液体）可以调节。样品前处理方便，TIC可在装置内自动进行酸添加并吹扫。TOC-VCPH总有机碳分析仪采用化学发光法还可快速测定TN。测定范围为0mg/L～4000mg/L。测定时间约为4min。

TOC-VCPH分析仪操作简单，自动化程度高，测量范围宽，采用高温催化燃烧氧化，因为高温燃

海水烧相对彻底，可以用于污染较重的工业废水、

高分子量化合物等难以及江河等水体。对腐殖酸、

以氧化的样品也适合。采用680℃的温度下催化燃烧可延长仪器的使用寿命。可以在线进样的吸入式进样，注射式进样测定的总有机碳不包括全部颗粒

因为这种进样方式会阻碍大颗粒物进态有机碳[3]，

入注射器的细针头。对于含悬浮物较多的水样TOC就无法对总有机物的含量有准确的测定。并且预留自动进样器附件接口，悬浮试样测定附件接口以及固体试样测定附件接口，方便仪器扩大仪器使用范围。

作有机标准试剂有机碳标准溶液，内标法建立工作曲线，加标回收率在90%～105%之间。样品24h内TOC-VCPH对以分析测定。整个分析过程的质量保证和质量控制[4]（QA/QC）依照《地表水和污水监测

）》和《环境水质监测质量保技术规范（HJ/T91-2002

证手册》执行。3.2TOC基准试剂

超纯水，邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）（优级纯），无水碳酸钠（分析纯），碳酸氢钠（分析纯）。

（1）标准贮备液的制备：有机碳标准储备溶液（C=1000mg/L）：称取2.1254g邻苯二甲酸氢钾在120℃干燥2h，用超纯水溶解后于1000mL的容量瓶中定容，溶液有机碳浓度为1000mg/L。

无机碳标准储备溶液（C=1000mg/L）：称取3.500g经硅胶干燥碳酸氢钠和无水碳酸钠，用超纯水溶解后于1000mL的容量瓶中定容，溶液无机碳浓度为1000mg/L。

（2）标准曲线的绘制：仪器将标准储备溶液自动稀释成标准系列进行标准样品测定，并绘制TC、IC校准曲线，储存于仪器中，以备调用。3.3COD基准试剂

重铬酸钾溶液（1/6K2Cr2O7=0．2500mol/L）：称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12．258g溶于水中，用超纯水溶解后于1000mL的容量瓶中定容。重铬酸钾氧化法（GB11914-），加

用硫酸亚铁铵溶硫酸一硫酸银溶液加热回流2h，

液滴定。

4

4.1

结果与讨论

TOC和COD含量

表1是采集广州地区珠江水、池塘水、河涌水、污水厂进水、污水厂出水10份样品的TOC和COD含量。总体上所采水样TOC和COD值均处于较低

池塘水、河涌水的COD值低于水平，其中珠江水、

或者接近国家相关标准，可能是采样时间为8月份，

表1

项目样品1样品2样品3样品4样品5样品7样品8

珠江水

常见水水样TOC和COD含量mg/L

池塘水

河涌水

污水厂进水

污水厂出水

TOCCODTOCCODTOCCOD9.9728.758.0522.057.8519.267.

23.8

TOCCODTOCCOD

7.121.9280.19290.5222.5251.227.6920.8697.56320.7726.5761.33

2.587.536.8320.796.4119.6363.37231.7217.3231.715.6615.8515.8438.616.0220.2668.23213.3118.6741.123.329.837.

20.8

6.5617.8673.63270.5917.349.58

3

3.1

实验

采样

样品610.3132.586.8320.715.8116.55.68190.8513.7737.31

2007年2月和8月在广州的西部、中部、东部

三个采样点分别采集了珠江水、池塘水、河涌水、污水厂进水、污水厂出水各20份。以邻苯二甲酸氢钾

8.0526.0510.1330.8812.5530.126.53380.5630.3273.47.0925.85.16.0210.6127.110.37330.9822.6555.71

9.3515.7638.3279.63290.1620.6344.62

样品912.8338.793.72

样品105.8114.619.2230.5613.6733.26120.26350.6125.6958.92

92

中国测试2009年5月

广州8月降雨较多，对水体中的有机污染物稀释。和

池塘水、河涌水其他地区比较，广州地区的珠江水、

中TOC和COD值低于我国东北地区河流水体的TOC和COD值[5]，此问题需进一步研究比较其中的原因。

4.2TOC与COD关系讨论

通过数据整理我们发现TOC与COD存在着明显的线性关系。表达式可以用如下方程表述：COD=aTOC+b，r=c。根据极值原理，可用最小二乘

b，c值。如果单纯讨论法求出上述方程中的a，

COD/TOC比值，我们发现在本研究中COD/TOC比值在1.83～3.65之间，比值最高的和最低分别是污水厂出水和污水厂进水，而珠江水、池塘水、河涌水的COD/TOC比值居中，和国内其他地区河流湖泊水体的COD/TOC比值接近[4-8]。

本研究中常见水样的COD和TOC一元回归方程分别为：

COD=3.1022TOC-0.887R2=0.9409珠江水：

池塘水：COD=2.4442TOC+3.2435R2=0.9012河涌水：COD=1.93TOC+6.4406R2=0.9774污水厂进水：COD=2.4239TOC+69.931R2=0.9295污水厂出水：COD=2.2705TOC+1.5853R2=0.8398

从以上回归方程我们可以看出，所研究样品的COD和TOC的关联性比较高，珠江水、池塘水、河涌水、污水厂进水样品的R2均大于0.9000，污水厂出水R2也达到0.8398。污水厂出水R2偏低可能是因为污水厂出水处理受人为因素影响较大，不同时间段所加的药剂和反应时间有差异。对于同一类污染水体，当水体中有机物的组成相对稳定时，在相

采样、检测方法下，可以通过TOC同的污染源排放、

与COD之间相对稳定的线性关系[6-14]，测定TOC可以快速得到COD的数值。目前国内外监测机构和科研院所已普及使用TOC，使得测定过程简便、准确，提高了水样测定的效率，节省了化学药品费用，

具有很好的经济效益、社会效益不产生二次污染[3]，

和环境效益。但是我们也应该看到，在COD和TOC的公式换算中特定的一元回归方程方程对应特定的水体，如果水体发生变化，其中的污染物发生改

变，那就需要对COD和TOC一元回归方程进行修

改后再应用。

5结束语

TOC是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标，发达国家如美国主要以总有机碳指标来监测水体中的有机物含量，日本在七十年代初期也把TOC指标列入日本工业标准。随着的TOC技术的发展，其测量时间进一步减少，速度逐步满足实时性要求，随着推广普及，将来可能用TOC替

利用TOC与COD之间代COD成为主要控制指标，

相对稳定的线性关系，监测水体污染。

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