總有機碳(Total Organic Carbon，簡稱TOC)是以碳含量表示水體中有機物質(zhì)總量的綜合指標，是以有機物必不可少成分之一代表了水體中所含有機物質(zhì)的總和，直接反映了水體被有機物質(zhì)污染的程度。

　　目前，TOC測量已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到江河、湖泊以及海洋、地表水等監(jiān)測，對于飲用水、工業(yè)用水、生活污水、生產(chǎn)廢水等方面的質(zhì)量控制，TOC同樣是重要的測量參數(shù)。實際上，TOC測量已經(jīng)成為世界上水質(zhì)量控制的主要檢測手段。

　　2000年，國家環(huán)境保護總局發(fā)布的《環(huán)境監(jiān)測儀器發(fā)展指南》中“TOC分析儀”被列為重點發(fā)展的儀器；“十五”、“十一五”期間的(863計劃)都把TOC列為重點研究內(nèi)容，中國的TOC分析儀研制進入新的研發(fā)階段。

國產(chǎn)TOC分析儀研發(fā)要點

　　“TOC監(jiān)測項目的開展與TOC分析儀器的國產(chǎn)化研發(fā)，無疑對于我國的有機污染物監(jiān)測具有積極的動作用。但也應(yīng)當清醒地認識到，目前的TOC熱也存在著許多隱憂，若不及早預(yù)防，很可能使我國的TOC自動分析儀國產(chǎn)化工作走上彎路。” 徐滋秋教授鄭重地toc測定儀說到，并就當前需要解決的認識問題與技術(shù)問題向我們作了具體的介紹。

　　1、確定適合的TOC分析儀國產(chǎn)化起點

　　“目前，我國絕大多數(shù)TOC研究單位是仿制或組裝國外產(chǎn)品。進口儀器往往不適應(yīng)我國的水質(zhì)狀況、監(jiān)測標準，操作要求也較高，價格也較貴。”

　　從近幾年來我國引進與使用較多的國外TOC分析儀的性能特點來看，同檔次的產(chǎn)品相當、各有千秋；最新研制的TOC分析儀也有低檔機、中檔機和高檔機。

　　“我國地域廣闊，各地在水質(zhì)特點、經(jīng)濟實力、技術(shù)與人才等方面差異較大，因此，在國產(chǎn)化過程中，TOC分析儀的起點，不應(yīng)局限在一個檔次，也不必一味追求高檔次。”

　　2、根據(jù)實際應(yīng)用選擇適當?shù)男褪脚c方法

　　“TOC分析儀有多種結(jié)構(gòu)型式，各有其特點與最適用場合。在國產(chǎn)化研制過程中，各研制單位宜按照自己的優(yōu)勢與特長，有針對性地選擇適于我國國情的型式與方法。”

　　(1)氧化方法 現(xiàn)狀

　　TOC測定方法是由道氏化學(xué)公司發(fā)明，它的基本原理是：首先把水中有機物的碳氧化成CO₂，消除干擾因素后由CO₂檢測器測定，再由數(shù)據(jù)處理把CO₂氣體含量轉(zhuǎn)換成水中有機物的濃度。對于水中的無機碳，采用單獨測定或酸化后去除。

　　有機碳的氧化分干法氧化(高溫燃燒法)和濕法氧化，徐滋秋教授就當前兩種方法所采用的技術(shù)、試劑等向我們做了介紹。

　　從溫度方面看：德國LAR公司的Quick TOC儀采用1200°C的超高溫無催化劑方式，島津的TOC-V采用680°C催化法；歐美絕大多數(shù)TOC儀以及煙臺研制、生產(chǎn)的TOC-2000D，采用950°C左右的高溫催化法。

　　在催化劑方面，目前德國耶拿的micro N/C和 multi N/C3000用氧化鈰作催化劑，德國Maihak以鈀和氧化鋁作催化劑；島津TOC-V用鉑作催化劑；還有多數(shù)TOC儀器廠商以氧化鈷作催化劑。

　　高溫氧化管的材料目前主要有兩種，高溫陶瓷(剛玉)材料1200°C以上不變形，制作要求高，需大批量生產(chǎn)，德國LAR的Quick、耶拿的micro N/C和 multi N/C3000、Maihak的TOCOR2和TOCOR20采用高溫陶瓷材料，它的缺點是溫度系數(shù)較大，經(jīng)常啟/停易裂紋、漏氣報廢，而且價格高，難以承受；石英材料1100°C以下不變形，加工較簡單、價格適中，大多數(shù)TOC分析儀選用石英材料。

　　濕法氧化是以氧化劑輔以外部能量把有機物中的碳氧化成CO₂的方法。它的應(yīng)用時間遠比高溫燃燒催化氧化法早，在現(xiàn)代的TOC連續(xù)分析儀中，絕大部分都是濕法氧化。當前濕法的氧化劑主要有過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨以及臭氧、雙氧水、過氧化鉀、光催化劑二氧化鈦等；外部能量主要有加熱、加壓、紫外光及微波。

　　過硫酸鹽在當今的濕法TOC分析儀中廣泛使用；美國STAR的TOC-3000型分析儀、美國GE的400型、800型、900型Sievers系列TOC分析儀采用臭氧氧化法；美國STAR的TOC-4000型分析儀、美國ThomTon的TOC-502P分析儀采用紫外光氧化法，煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用紫外光氧化。

　　(2)檢測器 比較

　　CO₂檢測的方法研究也很多，經(jīng)無數(shù)次的試用、改進、淘汰，目前使用最多的是紅外，其次是電導(dǎo)然后是庫侖等。

　　“庫侖法檢測器在美國Coulometrics的System130、美國UIC的CMI燃燒催化氧化TOC儀和System230紫外過硫酸鹽氧化法TOC儀中使用。”

　　“電導(dǎo)檢測在美國ThomTon的TOC-502P分析儀及美國GE的400型、toc測定儀800型、900型Sievers系列TOC分析儀中使用。電導(dǎo)檢測器的優(yōu)點是靈敏度高、線性范圍寬、價格低，缺點是受外界溫度影響大。只要做好恒溫措施或溫度補償完全可以達到TOC分析儀的性能要求。煙臺的TOC-2008ZD和杭州泰林公司的HTY-D1000TOC分析儀也采用電導(dǎo)檢測器，但煙臺的電導(dǎo)檢測器具兩個電導(dǎo)池，一個測量池、一個參比池。”

　　“NDIR的特點是直接測定CO₂含量，無需二次轉(zhuǎn)換，精度高；但適合在TOC分析儀上使用的國產(chǎn)NDIR還不過關(guān)，體積大、價格高，是TOC分析儀國產(chǎn)化的最大難題之一。”

　　(3)進樣器 難點

　　“自動進樣器特別是高精度進樣器、高精度蠕動泵不能制造，是全國精密加工技術(shù)普遍存在的問題，也是TOC分析儀國產(chǎn)化中的一個瓶頸。”

　　“水質(zhì)自動監(jiān)測儀一旦投入運行，零部件的損耗數(shù)量很大；采用進口儀器，常常由于零部件的價格過高，而出現(xiàn)‘買得起馬配不起鞍’的問題；因此，在國產(chǎn)化的研究中，應(yīng)重視零部件的研制開發(fā)，絕不能搞進口零部件的簡單組裝之路。”

　　“任何一種方法，任何一種TOC自動測定裝置，都有自己的長處，也都有缺陷，不可能十全十美。用戶需要充分了解本部門的水質(zhì)狀況，選擇最合理的機型，研制單位亦應(yīng)根據(jù)不同的水質(zhì)狀況，開發(fā)出不同特點的儀器，才能滿足環(huán)保工作的需要。”