TOC-4100培训

岛津在线总有机碳分析仪ＴＯＣ-4100初级培训教材目录一、前言二、概念及原理三、测试流程及构造四、仪器调试五、仪器操作六、仪器关机七、日常维护八、常见故障排除一、前言在我们周围存在着各种各样的有机物，涉及范围非常广泛，如食品､水等。这些有机物往往通过我们的生产以及消费活动,最终被排放到江河､湖泊､海洋中。有机物引起的问题：由于营养过剩造成赤潮、蓝藻､缺氧等；给自来水､工业用水､农业用水带来影响；由于水中的微生物,使得生物､植物等生态环境失去平衡,给自然环境带来恶劣影响。需要对公共用水排放有机物加以限制水污染防控的重要对象是有机物污染，TOC同COD、BOD一样是表征水中有机物含量的指标。二、概念及原理*相关概念TOC（总有机碳）：水中存在有与氧或氢等原子结合，构成有机化合物的碳，称其为总有机碳。IC（无机碳）：作为二氧化碳、碳酸根离子、碳酸氢根离子等无机化合物的碳，称其为无机碳。ＩＣ主要是以碳酸中的碳的形式而存在的，碳酸＝Ｈ2ＣＯ3碳酸离子＝ＣＯ3--碳酸氢离子＝ＨＣＯ3-TC（总碳）：把TOC和IC合起来称为总碳（TotalCarbon，TC），即：TC＝TOC＋IC。相关概念（2）POC（易挥发性有机碳）：试样中易挥发失去的有机碳，称其为易挥发性有机碳（PargeableOrganicCarbon，POC）POC一般指低沸点有机物（如苯、甲苯等不溶于水的低沸点有机物）。NPOC（非挥发性有机碳）：不挥发的有机碳称其为非挥发性有机碳（Non-PargeableOrganicCarbon，NPOC）。TOC＝POC＋NPOC。TOC的测定方法（1）水中存在的总碳（TC），减去像二氧化碳、碳酸根离子和碳酸氢根离子等构成无机化合物的无机碳（IC），就是TOC，即TOC=TC-IC。注：在ＴＯＣ－４１００中，如果装配了选配件中的DF单元即可。TOC的测定方法（2）TOC≈NPOC将试样做前处理去除IC后直接测定TOC.将试样的PH调整到2-3时，碳酸根离子（CO3--）和碳酸氢根离子(HCO3-)就会变成Ｈ２O+ＣＯ２试样再经通气吹扫处理后，很容易就可以除去IC,但同时也去除了POC。一般水样中的挥发性有机碳（POC）和非挥发性有机碳（NPOC）相比，比例非常小，可以忽略，即TOC=NPOC+POC≈NPOC*TOC-4100测定原理去除IC后的样品通过八通阀、注射器注射到填充有催化剂的燃烧管中，并以680℃的温度燃烧氧化，生成二氧化碳和水，供给的高纯氮气作为载气导入电子冷凝器，分离出水份，二氧化碳则被送入NDIR（Non-DispersiveInfraredRadiation）检测器中，进行检测。氧化过程中生成的二氧化碳的量正比于样品当中的有机碳的含量，因此，通过测试二氧化碳的量，并根据校正标准液得到的曲线，很容易就分析出样品中有机碳的含量。TOC-4100测试原理流程试样↓←添加盐酸用通气吹扫法除去IC↓将TOC用燃烧催化法氧化（ＴＯＣ→ＣＯ2）↓用ＮＤＩＲ来测定CO2（根据峰值形状面积来测定）↓根据标准曲线来计算TOC浓度TOC测试优点TOC仪—几乎所有的有机物均可检测,约达１００％—测试迅速、精确度高、灵敏度高—不使用药品,维护管理费用少—无二次污染—非常适用于有机物在线化监测三、流程及构造*TOC-4100流路图图3.1测定的流路图TOC-4100结构介绍（1）仪器的样品预处理单元关闭左侧的采样阀将样品采入均化器采样时通过５０目的滤网去除较大的固体杂质利用高速旋转的搅拌器，粉碎样品中悬浮颗粒，并将样品均化采样后用清洗水清洗滤网及样品处理部分，等待下次采样排水阀样品入口滤网洗水进样螺旋桨均化器杀菌剂**TOC-4100结构介绍（2）样品采样单元(8P阀）1#：离线测量样2#：在线测量样3#：校正液4#：酸添加5#：清洗水、稀释水6#：排气7#:进样管（注入燃烧管）8#：排液TOC-4100结构介绍（3）渗氧硅管TOC燃烧需要氧气，载气本身不含有氧，因此燃烧需要的氧从渗氧管渗入。随氧气渗入渗氧管的还有微量的CO2。TOC-4100结构介绍（4）加湿器加湿器的作用是加强CO2吸收器吸收CO2的效果。TOC-4100结构介绍（5）载气精制用CO2吸收剂碱石灰，主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠等物质。作用是去除载气和渗氧管当中与氧气一起进入的CO2等气体，保证NDIR的基线平稳。1#:吸收载气中的CO22#:吸收NDIR光学部吹扫气中的CO2更换期:1年TOC-4100结构介绍（6）反应炉燃烧炉：提供燃烧氧化所需达到的温度（680℃）燃烧管：由石英玻璃制成，作为燃烧分解有机物的反应容器铂金催化剂：由氧化铝小球表面包裹铂金组成，帮助有机物分解和燃烧生成二氧化碳TOC-4100结构介绍（7）B型卤素洗涤器作用是去除氟、氯、溴、碘等卤素。在试样中含有以上元素时，经过燃烧后，可能会以各种形式（如氯化氢，氯酸，氯气等）从燃烧管排出；由于上述成分都易溶于水成为酸，很容易与B型卤素洗涤器当中的铁和铬反应，生成化合物，这种化合物有很强的还原力，再与氯和溴等反应，达到去除卤素的目的。TOC-4100结构介绍（8）电子除湿器进入电子除湿器之前的载气中会有一定的水分，水分浓度变化时，基线也会随之变化。电子冷凝器将载气冷却至1±0.4℃，以减少载气中的水分含量，稳定水分含量也就是使基线稳定，NDIR不再受水分干扰，能够精确测试。TOC-4100结构介绍（9）卤素吸收器作用是去除多余的卤素。由于B型卤素过滤管可能不能完全去除卤素（主要为氯），由于氯的氧化能力很强，进入检测池后马上会与池内部的镀金发生反应，造成腐蚀，所以增加了一级以主要成分为铜的卤素过滤管，进一步保护检测池不受腐蚀。TOC-4100结构介绍（10）非分散型红外线分析仪(NDIR)从光源处射出的红外线（未分光）通过检测池到达检测器。检测器的前后有两个池子（前池和后池），两个池子分别连接有气体管路。在气体管路中装有高感度的可以检测出流速的传感器。因在检测器的池子中注入了CO2，从光源处发出的红外线中的4.2μm的光在前池被吸收。由于前池内的气体的温度的上升（压力变大），前池和后池之间产生了压差，于是从前池有气体流到后池。TOC-4100结构介绍（11）非分散型红外线分析仪(NDIR)当从光源射来的红外线被斩光器截断，检测器无红外线时，前池和后池的压力就变为相等，气体就从后池向前池返回。从前池和后池来往的气体的流速经传感器检测后，就得到了交流波形的电子信号。当检测池中不含有CO2的载气流动时，光源处的红外线直接（原样）到达检测器，这时交流信号的振幅是最大的。当检测池中的载气含有CO2时，4.2μm的红外线被吸收，到达检测器的部分就会变弱，交流信号的振幅会变小。根据检出的交流信号的振幅，可知检测池中流动载气中的CO2浓度。ＮＤＩＲ的測定原理单原子分子如N2、O2、H2等并不会吸收红外线，多原子分子如CO2、CH4等则依其键结合情形及组成原子种类不同而吸收不同波长的红外线。因此在总有机碳分析仪气体中仅CO2吸收红外线，其吸收波长为4.2um。ＮＤＩＲ的測定原理图红外光源对于各种气体的吸收波长图CO2：4.2umNOSO2Freq.Wavelengthcm－１UVIRVisible四、仪器调试开机前环境、电源要求环境温度：0-40℃电源要求：AC220±10%，10A，50-60HZ载气要求：氮气，容量约47升，瓶内充气压13MPa左右，纯度99.99%以上，不含粉尘、油雾、水滴等减压阀：与氮气钢瓶相配的氮气减压阀一个，减压后的出口压力为0.25～0.30MPa自来水供水要求：流量约6L/min，压力300-500Kpa采水流量要求：1-3L/min试剂的准备标准液的配制：a.准确称取邻苯二甲酸氢钾2.125克(将此试剂置于105℃烘箱烘1小时过后)，溶解于1000毫升蒸馏水中，得到1000ppm的标准液；b.（如果需要配制100ppm的标准液）用移液管移取1000ppm的标准液50毫升稀释至500毫升，所得100ppm的标准液；c.将所配的溶液放置于STD1桶中。盐酸的配制：用分析纯盐酸200毫升稀释至2升(即稀释10倍)；将所配盐酸放置于ACID桶中。纯水：取蒸馏水（或纯净水）放置于10升的WATER桶中。开机总电源的确认用万用表测量供电，确认符合要求后，再上电。**氮气瓶出口压力的调整载气瓶出口压力调整在0.25-0.3MPa。打开仪器右侧白色总开关，仪器开始初始化。仪器初始化完成后，进入“菜单”—”监视器“，打开仪器右侧黑色电炉开关，观察电炉升温情况。**气体调整TOC-4100压力表调整在200KPa载气流量调整在150mL/min喷射气流量调整在50mL/min以上仪器准备状态在『菜单』里的『监视器』画面显示（左图）当全部指标都OK后，橙色的READY灯亮后，仪器可以进行各项测试设备调试仪器时间的更改注射器零点校正去除酸流路气泡试样注入量的零校正催化剂的再生试样注入状态的检查保养菜单五、仪器操作操作面板POWERREADYALARM7894561230･+/-ENTERSF4F3F2F1ALARMFEEDPRINTCLRSELSTARTSTOP电源指示灯准备就绪灯报警灯确认键打印键走纸键报警键开始/停止键清除键选择键LCD画面方向键软键通用功能键数字键初始画面仪器开机自检完毕后,仪器自动进入”初始画面”;注:为保证仪器远程控制有效,仪器操作完毕后必须返回到初始画面.(一)菜单设置在初始画面中按F4键,进入”菜单”画面1.一般条件登记2.校准曲线登记输入相关项目后，按F1『确定』键后，回到初始画面，再按F3键『校正』后，进入上图标准曲线制作界面，把3号管放入标样中，用”ENTER”键选择校准曲线号码按START键开始校正。3.测量条件登记(1)测量条件登记(2)测量条件登记(3)测量条件登记(4)测量条件登记（5）(二)在线测量（本地模式）在初始界面下，按F1进入左上图;选择开始时间后,按”START”键开始在线测量;仪器开始在线测量(如坐下图)（三）离线测量(1)在初始界面中按F2;把1号管放入样品中;选择”根据测定条件选择”设置完毕后按”START”键开始;离线测量(2)在初始界面中按F2;把1号管放入样品中;选择”任意选择”设置完毕后按”START”键开始;六、仪器关机关机将电炉的黑色开关，打到OFF的位置。等到“监视器”中的电炉温度降到室温，再将氮气阀关住。将白色的总电源开关，打到OFF的位置。注：如果长时间（半个月以上）停机，须做“阀干燥”操作。七、日常维护表1:TOC-4100系列日常检查表相关项目相关标准维护方法载气气源供应是否正常载气瓶气压大于2Mpa，二次表为0.3Mpa不足时应更换新气瓶试样水是不是能正常取到保证试样水在检测时正常流动否则检查管道是否堵塞、泵的工作是否正常等检查周工作是否正常历史记录全部记录从趋势图里检查仪器工作状态仪器面板上的红色Ready灯常亮不亮时通知相关办事处技术人员加湿器里边的蒸馏水应保持在上、下标线之间若蒸馏水面低于下标线，须补充蒸馏水至上标线B型卤素洗涤器内边的蒸馏水应保持在将进气管底端浸入水中若蒸馏水水面低于进气管底端，须加入蒸馏水到将进气管底端浸入水中同时水面应低于出气管口卤素洗涤器内部的吸收剂不能完全变黑若内部的吸收剂从入口发黑变色到出口，则须更换新的冷凝水容器里边的蒸馏水应保持在溢流管口的近处约10mm以内若蒸馏水面较低时，须补充蒸馏水至溢流管口位置需经常关注的项目式样水是不是能正常取到检查管道是否堵塞、泵抽水与取样是否匹配等载气气源供应是否正常如是钢瓶供气，注意气体是否将要用完，气体是否泄漏等。自来水供应是否正常注意自来水开关应保持在常开状态等。表2:TOC-4100仪器主要零配件更换周期及相关更换标准相关项目相关标准维护方法CO2吸收器1（载气精制用）