Total organic carbon (TOC) is the amount of carbon bound in an organic compound and is often used as a non-specific indicator of water quality or cleanliness of pharmaceutical manufacturing equipment.
A typical analysis for TOC measures both the total carbon present as well as the inorganic carbon (IC). Subtracting the inorganic carbon from the total carbon yields TOC. Another common variant of TOC analysis involves removing the IC portion first and then measuring the leftover carbon. This method involves purging an acidified sample with carbon-free air or nitrogen prior to measurement, and so is more accurately called non-purgeable organic carbon (NPOC)
>
For more information on TOC see our Product Pages for Total Organic Carbon Analyzers
Lijst van relevante termen:
Totale koolstof (TC) - alle koolstof in het monster, met inbegrip van zowel anorganische en organische koolstof
Totale anorganische koolstof (TIC) - vaak aangeduid als anorganische koolstof (IC), carbonaat, bicarbonaat, en de opgeloste koolstofdioxide, een materiaal dat afkomstig is uit niet-levende bronnen.
Totaal Organisch Koolstof (TOC) - materiaal afkomstig van rottende vegetatie, bacteriële groei en metabole activiteit van levende organismen of chemische stoffen.
Niet-purgeerbare organische koolstof (NPOC) - meestal aangeduid als TOC; organische koolstof die nog in een aangezuurd monster na het spoelen van de steekproef met gas.
Purgeerbare (vluchtige) organische koolstof (POC) - organisch koolstof dat is vanuit een neutrale, of aangezuurde monster verwijderd door spoelen met een inert gas. Dit zijn dezelfde verbindingen aangeduid als Vluchtige Organische Stoffen (VOS) en meestal bepaald door Purge en Trap gaschromatografie.
Opgeloste organische koolstof (DOC) - organische koolstof die nog in een monster na filtering van het monster, meestal met behulp van een 0,45 micrometer filter.
Geschorst Organic Carbon - ook wel fijn organisch koolstof (PTOC), de koolstof in fijnverdeelde vorm die te groot zijn om door een filter.
Aangezien alle TOC analysatoren alleen daadwerkelijk te meten totale koolstof, TOC-analyse vereist altijd wat goed is voor de anorganische koolstof die altijd aanwezig is.
Een analyse techniek impliceert een proces in twee fasen meestal aangeduid als TC-IC. Het meet de hoeveelheid anorganische koolstof (IC) is ontstaan uit een aangezuurde hoeveelheid van een monster en ook de totale hoeveelheid koolstof (TC) in het monster aanwezig. TOC wordt berekend door aftrekken van de IC-waarde van de TC het monster.
Een andere variant telt aanzuren van het monster tot kooldioxide evolueren en te meten als anorganische koolstof (IC), dan oxiderend en het meten van de resterende niet-purgeerbare organisch koolstof (NPOC). Dit heet TIC-NPOC analyse. Een meer gebruikelijke methode maatregelen die rechtstreeks TOC in het monster door opnieuw aanzuren van het monster aan een pH-waarde van twee of minder naar de IC gas release, maar in dit geval naar de lucht niet voor de meting. De resterende niet-purgeerbare CO2-gas (NPOC) in de vloeibare fractie wordt vervolgens geoxideerd het loslaten van de gassen. Deze gassen worden vervolgens verstuurd naar de detector voor de meting.
Of de analyse van TOC is door TC-IC of NPOC methoden, mag deze worden uitgesplitst in drie grote fasen:
Verzuring
Oxidatie
Detectie en kwantificering
De eerste fase is de verzuring van de steekproef voor de verwijdering van de IC en POC gassen. De release van deze gassen aan de detector voor het meten of de lucht is afhankelijk van welk type analyse is van belang, de voormalige voor TC-IC en de laatste voor TOC (NPOC).
Verzuring
De verwijdering en afvoer van IC en POC gassen uit de vloeistof monster door verzuring en spoelen gebeurt op de volgende wijze.
Oxidatie
De tweede fase is de oxidatie van de koolstof in de resterende monster in de vorm van kooldioxide (CO2) en andere gassen. Moderne analyseapparatuur TOC uitvoeren van deze oxidatie stap door een aantal processen:
Verbranding bij hoge temperatuur
Een hoge temperatuur katalytische (HTCO) oxidatie
Foto-oxidatie alleen
Thermo-chemische oxidatie
Foto-chemische oxidatie
Elektrolytische oxidatie
Detectie en kwantificering
Nauwkeurige detectie en kwantificering zijn de meest vitale onderdelen van het TOC-analyse proces. Geleidbaarheid en niet-dispersieve infrarood (NDIR) zijn de twee gemeenschappelijke detectiemethoden gebruikt in de moderne TOC analysers.
Geleidingsvermogen
Er zijn twee soorten van geleidbaarheid detectoren, direct en membraan. Direct geleidbaarheid geeft een goedkope en eenvoudige middelen voor het meten van CO2. Deze methode heeft een goede oxidatie van organische stoffen, gebruikt geen draaggas, is goed in het delen per miljard (ppb) varieert, maar heeft een zeer beperkte analytische bereik. Membraan geleidbaarheid berust op dezelfde technologie als directe geleiding. Hoewel het is robuuster dan de directe geleiding last van trage analyse tijd. Beide methoden te analyseren monster geleiding voor en na de oxidatie, wijten dit verschil meting om de inhoudsopgave van het monster. Tijdens de steekproef oxidatie fase, CO2 (direct gerelateerd aan de inhoudsopgave in de steekproef) en andere gassen worden gevormd. De opgeloste CO2 vormt een zwak zuur, waardoor het veranderen van de geleidbaarheid van het oorspronkelijke monster naar rato van de TOC in het monster. Geleidbaarheid analyses veronderstellen dat alleen CO2 aanwezig is in de oplossing. Zolang dit geldt, dan is de TOC berekening door dit differentieel meting geldig is. Echter, afhankelijk van de chemische stoffen aanwezig in het monster en de individuele producten van oxidatie, kan presenteren zij een positieve of een negatieve interferentie met de werkelijke waarde van TOC, wat resulteert in de analytische fout. Sommige van de storende chemische soorten omvatten Cl-, HCO3-, SO32-, SO2-, ClO2-en H +. Kleine veranderingen in de pH en temperatuur schommelingen ook bijdragen tot onnauwkeurigheid. Membraan geleidbaarheid analysers hebben geprobeerd om op de rechtstreekse geleidbaarheid aanpak te verbeteren door de integratie van het gebruik van hydrofobe gas permeatie membranen tot een meer "selectieve" passage van de opgeloste CO2 gas mogelijk te maken. Hoewel dit heeft opgelost bepaalde problemen, membranen hebben hun eigen specifieke beperkingen, zoals met echte selectiviteit, verstopping en meer ondetecteerbaar, ze secundaire sites bieden voor andere chemische reacties, die gevoelig zijn voor "valse negatieven," een voorwaarde display veel ernstiger dan "valse positieven" in kritische toepassingen. Micro-lekken, flow problemen, dode hoeken, microbiële groei (verstopping) zijn ook potentiële problemen. Meest verontrustende is het onvermogen van membraan methoden om de operationele prestaties te herstellen na een overbelasting of "spill" conditie zich voordoet om over bereik van het instrument, vaak met uren voordat hij terugkeerde naar betrouwbare service en herijking, net toen de nauwkeurigheid van TOC-analyse is het meest kritisch voor de exploitanten voor kwaliteitscontrole.
Niet-dispersieve infrarood (NDIR)
De niet-dispersieve infrarood-analyse (NDIR) methode biedt de enige praktische interferentie-vrije methode voor het opsporen van CO2 in TOC-analyse. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van NDIR is dat het rechtstreeks en specifiek de CO2 gegenereerd door oxidatie van de organische koolstof in de oxidatiereactor maatregelen, in plaats van te vertrouwen op een meting van een secundaire, gecorrigeerd effect, zoals gebruikt in de geleidbaarheid metingen.
Een traditionele NDIR detector vertrouwt op flow-through-cel-technologie, de oxidatie product stromen in en uit van de detector continu. Een gebied van adsorptie van infrarood licht die specifiek zijn voor CO2, meestal rond de 4,26 micrometer (2350 cm-1), wordt gemeten in de tijd als het gas stroomt door de detector. De infrarood adsorptie spectra van CO2 en andere gassen is weergegeven in figuur 3. Een tweede verwijzing meting dat is niet specifiek voor CO2 is ook genomen en het differentieel resultaat correleert met de CO2-concentratie in de detector op dat moment. Als het gas blijft stromen in een van de detector cel de som van de metingen resulteert in een piek die is geïntegreerd en gecorreleerd aan de totale CO2-concentratie in het monster aliquot deel.