一、目的和要求

(1) 掌握总有机碳的测定原理。

(2) 了解日本岛津TOC-5000A总有机碳分析仪的使用方法。

二、原理

水中总有机碳(TOC）是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用燃烧法，能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量。因此TOC经常被用来评价水体中有机物污染的程度。

近年来，国内外已研制成各种类型的TOC分析仪。按工作原理不同，可分为燃烧氧化一非色散红外吸收法、电导法、气相色谱法、湿法氧化一非色散红外吸收法等。其中，燃烧氧化一非色散红外吸收法只需一次性转化，流程简单、重现性好、灵敏度高，因此这种TOC分析仪被国内外广泛采用。

1．差减法测定TOC值的方法原理

水样分别被注入高温燃烧管（680℃）和低温反应管中。经高温燃烧管的水样受高温催化氧化，使有机化合物和无机碳酸盐均转化成为二氧化碳；经低温反应管的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成二氧化碳，两者所生成的二氧化碳依次导入非色散红外检测器，从而分别测得水中的总碳（TC）和无机碳( IC) 。TC与IC的差值，即为TOC。

2．直接法刚定TOC值的方法原理

将水样酸化后曝气，将各种碳酸盐分解生成二氧化碳驱除后，再注入高温燃烧管中，可直接测定TOC。但由于在曝气过程中会造成水样中挥发性有机物的损失而产生测定误差，因此，其测定结果只是不可吹出的有机碳值。

地表水中常见共存离子S^2-₄超过400mg/L、Cl^-超过400mg/L、NO₃^-超过100mg/L、PO^3-₄超过100mg/L、S^2-超过100mg/L时，对测定有干扰，应做适当的前处理，以消除对测定的干扰影响。水样中含大颗粒悬浮物时，由于受水样注射器针孔的限制，测定结果往往不包括全部颗粒态碳。

三、仪器与试剂

(1) 日本岛津TOC-5000A非色散红外吸收TOC分析仪。

(2）无二氧化碳蒸馏水。将重蒸馏水煮沸蒸发，待蒸发损失量达到10％为止。稍冷，立即倾入瓶口插有碱石灰管的下口瓶中，用来配制以下标准溶液时使用。

(3）总碳标准储备溶液（c=1000mg/L)。称取在115℃干燥2h后的邻苯二甲酸氢钾（优级纯）2. 125g，用水溶解，转移到1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。在低温(4℃）冷藏下可保存约40d。

(4）总碳标准溶液（c=200mg/L)。准确吸取10. 0mL总碳(TC）标准储备溶液，置于50mL容量瓶中，用水稀释至标线。用时配制。

(5) 无机碳标准储备溶液（(c =1000mg/L)。称取干燥器中的碳酸氢钠（优级纯）3. 500g和280℃干燥的无水碳酸钠（优级纯）)4.41g溶于水中，转移到1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。

(6）无机碳标准溶液（(c=200mg/L)。准确吸取10. 0mL IC标准储备溶液，置于50mL的容量瓶中，用水稀释至标线。用时配制。

四、实验步骤

1．校准曲线的绘制

分别吸取0mL、0. 50mL、1. 00mL、2. 50mL、5. 00mL、10. 00及20. 00mL TC和IC标准溶液于25mL比色管中，用水稀释至标线，配制成含0mg/L、4. 0mg/L、8. 0mg/L、20. 0mg/L、40. 0mg/L、80. 0mg/L、160. 0mg/L TC和IC两个系列标准溶液。用TOC-5000A分析仪分别测定TC和IC标准系列溶液，绘制不同浓度的标准曲线，存储于TOC分析仪中。

2．水样测定

(1) 差减测定法。经酸化的水样，在测定前应以氢氧化钠溶液中和至中性，过滤处理后，用TOC-5000A分析仪测定。重复进行2-3次，使测得相应的TC和IC值相对偏差在10％以内。

(2) 直接测定法。把已酸化的约25mL水样移入50mL烧杯中[加酸量为每100mL水样中加0. 04mL硫酸（(1:1)，已酸化的水样可不用再加]，在磁力搅拌器上剧烈搅拌几分钟或向烧杯中通入无二氧化碳的氮气，以除去IC。用TOC-5000A分析仪测定，重复进行2-3次，使测得相应的TC和IC值相对偏差在1000以内。

五、数据处理

1．差减测定法

TOC(mg/L) =TC-IC

2．直接测定法

TOC(mg/L)＝TC

六、结果讨论

(1) 按仪器厂家说明书规定，按时更换二氧化碳吸收剂、高温燃烧管中的催化剂和低温反应管中的分解剂等。

(2）根据文献报道，当地表水中IC含量远高于TOC时，会影响有机碳的测定精度。从对含IC和有机碳的合成样品（其中IC与TOC的倍数关系与我国南、北方的某些地表水中的倍数关系相接近，一般为几倍）进行的回收结果（96.2％-103.5%）表明，用差减法测定地表水中TOC，对测定精度的影响是可以接受的。

(3) 日本岛津TOC 5000A分析仪的使用方法：

①开机。

开氧气钢瓶总阀，调节分压室5-6kg/cm2。

接通电源，待电压稳定后，打开仪器的开关，进入主菜单。

调节仪器内的载气分压为4-5kg/cm2，流速为150mL/min。

在主菜单中，进入“General Condition"菜单，选择炉温为，"on"。

待炉温升至680℃，仪器稳定，"Ready"灯亮后，可进行样品分析。

② 样品分析。

从主菜单中，进入“Calibration”菜单，按照提示分别作不同浓度的TC和IC标准曲线。

退回主菜单中，进入“Sample- Measurement"菜单，选择合适的TC和IC标准曲线，测定样品TC和IC浓度，从“Data Report"中读取数据。

③ 关机。

退回主菜单中，进入“Standby Options”菜单，按照仪器的提示关机。