高精度總有機碳分析儀 返回列表頁

一、產品簡介

高精度總有機碳分析儀器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。

設備的工作原理是： 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。

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） 加薄膜光催化氧

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） 加薄膜光催化氧

1.5  氧化反應器

儀器利用 UV 射線在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、工作原理

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，最后廢液通過蠕動泵 5，從排液管 流出。

如下圖所示：

2.2  應用范圍

高精度總有機碳分析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。

水質自動類總有機碳分析儀符合環境保護行業標準HJ/T104-2003《總有機碳(TOC)水質自動分析儀技術要求》該標準明確了儀器的技術性能、結構、功能等要求，涵蓋測量范圍、準確度、重復性等性能指標，還規定了出廠檢驗、型式檢驗等要求，適用于地表水、工業污水和市政污水檢測用TOC自動分析儀的研制生產。制藥領域用總有機碳分析儀：除滿足國內相關儀器基礎標準外，常需契合《中國藥典》中的對應要求，同時為適配國際市場，還會遵循美國藥典（USP）、歐洲藥典（EP）等相關標準，以此保障藥品生產環節中水質及藥品相關有機碳檢測的準確性。

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最近 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 320234 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/更換表

七：注意事項

1.更換紫外燈或蠕動泵管時，必須在打開儀器后蓋板前切斷電源，以避免發生電擊危險。

2.非本公司維修人員或專業人員不得隨意拆卸機箱內部的零部件 及線路板，否則造成儀器損壞后果自負。

3.更換保險絲請使用相同的規格，以免發生短路或者損壞儀器。

4.本產品需一級安全防護，電源必須可靠接地,否則可能導致觸電事故或損壞儀器。

5.儀器使用時，若水樣中含有可見的不溶性微粒，必須在進樣管前安裝 微粒過濾器，以免儀器內部管路發生堵塞。若在線檢測的水樣中固體懸浮 物含量較高，須定期更換過濾器。

6.若先前檢測的水樣中有機碳濃度超出了儀器的檢測范圍，在檢測其它 有機碳濃度相對較低的水樣之前，先用高純水或有機碳濃度較低的去離子水

沖洗管路，沖洗時間參考說明書。

7.若儀器作在線檢測使用，需在離線狀態下沖洗管路和校準完畢后再 連接在線檢測裝置。

清潔驗證中TOC檢出限的核心標準及分場景應用規范：

?一、檢出限（LOD）定義與藥典要求?

?基本定義?：檢出限指儀器可穩定檢出有機碳的濃度（信噪比S/N≥3）?。

?藥典強制要求?：

中國/美國/歐洲藥典統一規定：TOC分析儀檢出限必須 ≤0.05 mg/L（即50 μg/L）?。

?二、實際應用分級標準?

根據水質等級與場景需求，檢出限執行差異化標準：

?注?：半導體行業推薦膜電導技術實現0.03 μg/L檢出限?，制藥行業常規高溫燃燒法檢出限為0.02-0.05 mg/L?。

?三、檢出限驗證方法?

?計算標準?：

?藥典公式?：LOD = 3.3δ/S（δ：空白響應值標準偏差；S：標準曲線斜率）?

?實際驗證?：需用接近限值的樣品進行重復測試（如0.05 mg/L蔗糖溶液）?

?操作規范?：

連續7針空白測定計算δ值，RSD≤5%?

標準曲線范圍覆蓋0-200 μg/L，斜率穩定性需驗證?

?四、行業實踐要點?

?儀器選擇?：

超純水監測：優先選用紫外-電導差分法北廣精儀（BC-50A）?

高有機物殘留：高溫燃燒法（850℃+NDIR檢測）北廣精儀BC-200A

?棉簽法換算?：

表面殘留檢出限 = 儀器LOD × 棉簽浸提液體積（10mL） / 擦拭面積（25cm2）?

需驗證回收率≥70%（如不銹鋼表面加標蔗糖）?

?五、常見誤區與對策?

?誤區1?：將合格限（500 μg/L）誤作檢出限 → 需明確LOD是儀器能力指標，非驗收標準?；

?誤區2?：未區分水質等級 → 半導體廠必須驗證0.001 mg/L級LOD，否則數據無效?；

?對策?：定期執行系統適用性測試（連續5針RSD≤5%）確保儀器狀態?。

?關鍵提示?：檢出限驗證報告需包含空白δ值、標準曲線斜率、加標回收率數據?，超純水檢測應注明溫度補償參數（每℃變化影響0.5%讀數）?。

TOC總有機碳分析儀的應用領域：

總有機碳（TOC）分析技術憑借其高效性和精確性，在多個核心領域中發揮關鍵作用，具體應用如下：

一、TOC總有機碳分析儀環境監測與保護

?水質評估?
TOC 是衡量水體有機污染的核心指標，用于監測地表水、地下水、飲用水及工業廢水的污染程度，評估水體自凈能力和污水處理效果。

?土壤與沉積物分析?
通過檢測土壤有機碳含量，可評估土壤肥力、生態健康及碳循環狀況，支持農業管理和生態修復。

?污染源追蹤?
結合工業排放數據，TOC 可識別污染物的源頭，為環境治理提供數據支持。

二、TOC總有機碳分析儀工業生產與質量控制

?制藥行業?

?純化水與注射用水?：嚴格監控 TOC 水平以確保藥品生產用水的安全性，避免微生物滋生影響藥品無菌性；

?原料藥與中間體?：檢測生產過程中有機雜質，保障產品質量符合 GMP 標準。

?半導體制造業?
在超純水（UPW）制備中，控制 TOC 以消除有機污染物對芯片、精密器件制造的干擾。

?化工與食品行業?
監測原料、中間產物及廢水的有機碳含量，優化生產工藝并滿足環保排放要求。

三、TOC總有機碳分析儀科研與法規遵從

?環境科學研究?
用于研究水體碳通量、氣候變化對有機碳分布的影響，以及廢物腐殖化過程分析。

?實驗室檢驗?
作為化學試劑配制、儀器清洗等場景的標準水質監控手段，確保實驗數據的準確性。

?法規與標準?
多國環保法規要求對廢水 TOC 進行檢測，以符合排放限值并規避環境風險。

四、TOC總有機碳分析儀其他領域

?光電產業?：在液晶顯示器、太陽能電池制造中，超純水脫碳器通過降低 TOC 保障元件性能；

?核能領域?：用于冷卻劑和化學試劑的純度控制。

?技術優勢?：相較于 COD 和 BOD，TOC 檢測覆蓋更廣的有機物類型（包括難降解物質），兼具快速性和高靈敏度TOC總有機碳分析儀的原理。

TOC分析儀通過檢測有機碳含量評估污染程度，核心是將樣品中有機碳轉化為可定量的CO?，再通過檢測CO?濃度反推有機碳含量，全程步驟（以主流燃燒氧化-非色散紅外檢測法為例）詳細如下：

1. 樣品準備與預處理（關鍵：消除干擾，保證樣品代表性）

- 采樣：按檢測場景（水質、土壤、固體廢棄物等）規范采樣，比如水質樣品需用潔凈玻璃瓶采集，避免容器吸附或污染，采樣后盡快檢測（或冷藏保存不超過24小時）。

- 過濾（針對液體樣品）：若樣品含懸浮物、顆粒物，需用0.45μm濾膜過濾，去除無機顆粒物中的碳（如碳酸鹽）和大分子雜質，防止堵塞儀器管路或影響檢測精度。

- 酸化除無機碳（IC）：向過濾后樣品中加入適量鹽酸（通常調至pH＜2），攪拌后靜置5-10分鐘，讓樣品中無機碳（如HCO??、CO?2?）轉化為CO?并逸出，消除無機碳對有機碳（TOC）檢測的干擾。

- 稀釋（可選）：若樣品TOC含量超出儀器測量范圍（如高濃度工業廢水），需用無碳純水（TOC＜0.1mg/L）按比例稀釋，確保檢測結果在儀器線性響應區間內。

2. 樣品進樣與氧化分解（核心：將有機碳轉化為CO?）

- 進樣：通過儀器自動進樣器或手動進樣，精準抽取一定體積（通常10-100μL）預處理后的樣品，注入反應爐內的石英燃燒管。

- 氧化分解：燃燒管內填充催化劑（如鉑、二氧化鈷），在高溫環境下（680-900℃），樣品中的有機碳被氧化分解，生成CO?和水（反應式：C + O? → CO?）；若為低溫氧化法（如紫外-過硫酸鹽氧化），則通過紫外光照射+過硫酸鹽氧化，同樣將有機碳轉化為CO?。

- 脫水處理：氧化生成的混合氣體（CO?、水蒸氣）經過脫水裝置（如分子篩、冷凝管），去除水蒸氣，避免水分干擾CO?檢測。

3. CO?檢測與信號轉換（關鍵：精準定量CO?濃度）

- 非色散紅外檢測（NDIR）：脫水后的純CO?氣體進入非色散紅外檢測器，CO?對特定波長的紅外光有選擇性吸收，吸收強度與CO?濃度成正比。

- 信號轉換：檢測器將紅外光吸收信號轉化為電信號（電壓或電流），儀器內置的校準曲線（通過已知濃度的TOC標準溶液繪制）會將電信號換算為對應的CO?濃度。

4. 數據計算與結果輸出（核心：反推TOC含量，評估污染程度）

- 定量計算：根據理想氣體狀態方程和反應 stoichiometry，結合進樣體積、儀器響應系數，將CO?濃度換算為樣品中的TOC含量（單位：mg/L 或 g/kg）。

- 空白校正：同時檢測無碳純水的空白值，扣除空白干擾，確保結果準確性。

- 結果輸出：儀器自動顯示樣品TOC數值，部分型號可直接生成檢測報告，包含檢測時間、樣品編號、TOC含量、偏差范圍等信息。

5. 儀器清洗與校準（輔助：保障后續檢測可靠性）

- 清洗：每次檢測后，用無碳純水沖洗進樣管路、燃燒管，避免殘留樣品污染；長期使用后需定期更換催化劑和濾膜。

- 校準：檢測前需用標準TOC溶液（如鄰苯二甲酸氫鉀標準液）進行多點校準，繪制校準曲線，確保儀器檢測精度符合標準要求（如HJ/T 104 - 2003規定的準確度±5%）。

污染程度評估邏輯

- 以水質檢測為例：根據TOC含量閾值劃分污染等級（如地表水Ⅰ類水TOC≤2mg/L，劣Ⅴ類水TOC＞10mg/L），TOC數值越高，說明水體中有機污染物越多，污染程度越嚴重；

- 固體樣品（土壤、污泥）：通過與土壤背景值或相關標準對比，TOC超標則表明有機污染存在，超標倍數越高污染越嚴重。

制藥工業制水系統的TOC檢測，核心遵循《中國藥典》《USP》《EP》等制藥行業標準，需兼顧“無碳污染控制"和“數據可追溯性"，全步驟（以在線/離線結合的主流燃燒氧化-紅外檢測法為例）詳細如下：

1. 檢測前準備（關鍵：杜絕污染，確保儀器合規）

（1）儀器校準與驗證

- 校準：用鄰苯二甲酸氫鉀（有機碳標準） 和無機碳標準配制系列標準液（如0.5、1.0、5.0、10.0 mg/L TOC），繪制校準曲線，確保儀器準確度≤±5%、重復性RSD≤3%（符合藥典要求）；同時做空白驗證，使用制藥級無碳純水（TOC≤0.1 mg/L） ，空白值需低于儀器檢出限（通常≤0.05 mg/L）。

- 系統適用性試驗：按藥典要求，用蔗糖或1,標準液驗證儀器氧化效率（氧化率≥95%），確保有機碳轉化。

（2）耗材與器具準備

- 器具：所有接觸樣品的容器（如采樣瓶、移液管）需經120℃烘干2小時以上，或用重鉻酸鉀-硫酸洗液浸泡后，用無碳純水反復沖洗3次以上，避免殘留碳污染。

- 輔助材料：更換儀器脫水裝置（分子篩）、進樣管路（優先PTFE材質），檢查燃燒管催化劑（鉑絲/鈷氧化物）活性，確保無損耗或積碳。

2. 樣品采集與預處理（核心：保持制水系統水質狀態，消除干擾）

（1）采樣規范（分在線/離線兩種方式）

- 在線采樣：直接連接制水系統取樣點（如純化水儲罐出口、注射用水循環管路），開啟取樣閥沖洗管路5-10分鐘（流速5-10 L/min），排除管路滯留水，然后通過儀器在線進樣接口連續取樣。

- 離線采樣：用預處理后的潔凈采樣瓶，在取樣點沖洗瓶口3次后，滿瓶采樣（避免瓶內留有空氣，空氣中CO?會溶入樣品），采樣后立即加蓋密封，2小時內完成檢測（若需儲存，4℃冷藏不超過24小時，且檢測前需恢復至室溫）。

（2）樣品預處理（制藥用水專屬要求）

- 無需過濾：制藥用水（純化水、注射用水）本身需符合“無可見顆粒物"要求，直接跳過過濾步驟，避免濾膜引入污染。

- 酸化除無機碳（可選，按儀器類型）：若儀器無自動除IC功能，向樣品中加入優級純鹽酸（調至pH＜2），輕輕顛倒混勻，靜置5分鐘，讓無機碳（HCO??、CO?2?）轉化為CO?逸出，全程避免劇烈攪拌產生氣泡。

3. 儀器檢測操作（核心：精準轉化+定量，符合GMP追溯要求）

（1）進樣與氧化分解

- 進樣：在線檢測時，儀器自動抽取樣品（進樣體積50-100 μL），通過惰性管路注入高溫燃燒管（溫度680-900℃）；離線檢測時，用無碳移液管精準移取樣品注入進樣池，避免樣品殘留。

- 氧化分解：燃燒管內催化劑催化有機碳氧化，生成CO?和水蒸氣（反應：有機碳 + O? → CO? + H?O）；若為紫外-過硫酸鹽氧化法（適用于低濃度制藥用水），則通過紫外光+過*協同氧化，確保TOC≤5 mg/L時氧化。

- 脫水凈化：生成的混合氣體經冷凝管+分子篩脫水，去除水蒸氣（避免干擾紅外檢測），僅保留純CO?氣體進入檢測器。

（2）CO?檢測與信號轉換

- 非色散紅外（NDIR）檢測：CO?對特定波長（4.26 μm）紅外光選擇性吸收，吸收強度與CO?濃度成正比，檢測器將光信號轉化為電信號（電壓值）。

- 校準換算：儀器調用提前繪制的校準曲線，將電信號換算為CO?濃度，再根據反應 stoichiometry 反推樣品中TOC含量（單位：mg/L）。

4. 數據校正與結果判定（關鍵：符合藥典閾值，數據可追溯）

（1）空白與干擾校正

- 空白校正：每次檢測時，同步檢測無碳純水的空白值，樣品TOC結果=樣品檢測值-空白值，確保空白值≤0.05 mg/L（否則需重新處理器具）。

- 無機碳干擾驗證：取部分樣品，檢測總碳（TC）和無機碳（IC），TOC=TC-IC，驗證兩次檢測結果偏差≤10%，確保無IC殘留干擾。

（2）結果判定與記錄

- 閾值標準：按《中國藥典》2020版要求，純化水TOC≤0.5 mg/L，注射用水TOC≤0.2 mg/L；若超出閾值，需立即啟動OOS（檢驗結果超標）調查。

- 數據記錄：按GMP要求，記錄檢測日期、取樣點、儀器編號、校準曲線編號、空白值、TOC檢測值、操作人員等信息，確保數據可追溯。

5. 系統清洗與維護（輔助：保障長期檢測可靠性，符合GMP要求）

（1）即時清洗

- 檢測后，用無碳純水沖洗進樣管路、燃燒管/進樣池3-5次，去除樣品殘留；在線檢測系統需每日沖洗管路1次，避免生物膜滋生。

（2）定期維護

- 每日：檢查儀器載氣（高純氧/氮氣）壓力、分子篩干燥效果，記錄儀器運行狀態。

- 每周：校準儀器零點和跨度（用1.0 mg/L TOC標準液），清理燃燒管積碳（若有）。

- 每月：更換催化劑（或活化處理）、進樣管路，驗證儀器系統適用性；同步檢查制水系統取樣點的潔凈度，避免取樣點污染。

關鍵注意事項

- 全程避免“碳污染"：所有耗材（移液管、采樣瓶）、試劑（鹽酸、無碳純水）均需符合“低碳級"要求，杜絕外部碳引入。

- 在線檢測優先：制藥用水系統建議安裝在線TOC分析儀，實時監控循環管路水質，避免離線采樣過程中的污染風險，且數據可實時上傳至GMP管理系統。