為了保護水質，世界各國政府和國際組織繼續(xù)實施保護性水法規(guī)，需要新的工業(yè)用水管理技術來滿足這些法規(guī)。這些法規(guī)旨在通過在可能的情況下最大化工業(yè)再利用并確保加工和制造工廠的工業(yè)廢水排放符合旨在保護地表和地下水資源（包括海洋和海洋生物）的嚴格監(jiān)管標準來減少過度行為。
隨著水法規(guī)和新工業(yè)節(jié)水技術的最新時代，監(jiān)測總有機碳 (TOC) 的需求變得更加明顯和關鍵。雖然 TOC 水分析是一項相對較新的技術，但它具有高度準確、可靠和成本效益，使其成為確定水質和清潔度的最經濟、最快捷的解決方案之一。
一、什么是總有機碳（TOC）？
TOC是水中有機污染物的量。由于 TOC 可以來自任何有機物，例如腐爛的天然有機物 (NOM)、石油、脂肪、酒精、糖、蛋白質和許多其他來源，因此監(jiān)測 TOC 的需求有助于廣泛的行業(yè)，包括石化和電力一代。
所有的水都含有一些碳，無論其純度如何。有機碳可以形成鏈狀分子的各種組合。出于這個原因，除非最終用戶專門尋找它，否則很難確定特定的化合物。
另一方面，TOC 是化合物中所有有機碳的總和。它是通過從總碳 (TC) 中減去總無機碳得出的。 TOC 分析中還包括可吹掃有機碳 (POC)、溶解有機碳 (DOC) 和不可吹掃有機碳 (NPOC) 的測量。
工業(yè)用水和廢水應用
水是各種加工和制造行業(yè)的重要組成部分，包括：汽車、化學、電子、食品/飲料、石油/天然氣、金屬/采礦、制藥、發(fā)電、紙漿/造紙和鋼鐵等。
水執(zhí)行各種工業(yè)任務，包括作為冷卻、烹飪、加熱、沖洗、洗滌、烹飪、消毒等的基本成分。
在石化和發(fā)電廠中，工廠工程師應考慮以下領域的 TOC 測量，包括：
進水水質；
?鍋爐補給水；
?蒸發(fā)冷卻水；
?雨水徑流；
?工廠中水回用；
?污水排放監(jiān)測。
二、市政供水和污水處理應用
與工業(yè)用水和廢水類似，市政用水和廢水處理廠中的 TOC 測量也適用于廣泛的應用測量任務，包括：
?地表水供應監(jiān)測；
?地下水供應監(jiān)測；
?飲用水消毒；
?產品水監(jiān)測；
?飲用水儲存；
?污水處理廠；
?下水道系統(tǒng)雨水。
三、 TOC 與 BOD 和 COD 測量值的比較
從歷史上看，生化需氧量 (BOD) 和化學需氧量 (COD) 已被用于測量處理廠的進水負荷和設定出水限值。然而，這些方法產生結果的速度較慢，并且在 COD 的情況下，它們使用危險化學品。
與 COD 和 BOD 一樣，TOC 是一個總和參數，用于測量作為有機分子存在的碳量，無論其來源如何。使用在線 TOC 分析儀持續(xù)監(jiān)測進水，使工廠運營商和管理人員能夠保護他們的工廠免于過載，這有助于優(yōu)化他們的產能和性能。
只要測試樣品的組成保持相似，TOC 結果就可以與 BOD 和 COD 相關聯。當 TOC 用于監(jiān)測流出物時，它可以持續(xù)監(jiān)測流出物是否在排放限制范圍內。
工業(yè)冷卻水提取過程還使用 TOC 測量來監(jiān)測返回環(huán)境的廢水。在一些發(fā)達國家，從自然環(huán)境中提取的冷卻水占全國取水量的50%以上。
大部分冷卻水用于發(fā)電廠，為家庭和工業(yè)消費提供電力。石化精煉和其他工業(yè)加工廠的許多工業(yè)過程也會產生大量熱量。
依靠水的冷卻塔或熱交換器用于消散蒸發(fā)冷卻產生的熱量。這些工廠系統(tǒng)需要充足的清潔水供應才能有效運行并減少設備維護周期。
對地表水入口和出口的持續(xù)在線監(jiān)測可確保符合法律要求并避免高額罰款。在這種情況下，TOC 是水主要質量指標參數。通過監(jiān)控 TOC，可以快速識別污染事件并將警報發(fā)送到控制室，以便快速采取糾正措施。
四、TOC的確定方法
有很多方法可以確定 TOC。測量 TOC 所需的兩個主要組成部分是將有機碳轉化為二氧化碳 (CO2) 和檢測 CO2 的方法。
最常用的三種主要氧化方法是：化學試劑、高溫燃燒和光催化。所有三種方法都提供了可接受的結果。
化學試劑法被稱為過硫酸鹽或非色散紅外 (NDIR) 傳感器過程，它可以通過紫外線 (UV) 光和輻射激活的過硫酸鹽氧化來完成，或者通過稱為加熱過硫酸鹽的過程來完成鹽的替代過程氧化完成。
測量 TOC 的第二種方法稱為高溫燃燒（催化）過程。該過程通過在高溫爐中用鈷或鉑催化劑加熱樣品來測量 TOC。
第三種測量 TOC 的方法是光催化或紫外光。 UV工藝將碳氧化成二氧化碳氣體。有多家 TOC 分析儀制造商使用所有這三種測量方法。所有產品都有優(yōu)點和缺點，取決于具體的應用，儀器的位置等。
3S-TOC分析儀采用紫外過硫酸鹽氧化法，利用其NDIR檢測器檢測產生的CO2進行分析。該方法和分析儀符合美國 EPA、DIN、CE、ASTM 和 NAMUR 法規(guī)以及 ISO 標準。
要使用這種類型的 TOC 分析儀，首先將水樣酸化，然后鼓泡以去除無機碳。剩余的液體與過硫酸鈉混合并由兩個高性能反應器消化。然后從液體中汽提產生的 CO2，干燥后，通過 NDIR 分析儀測量其濃度。該分析儀測量的 TOC 范圍為 0-5 mg/L 至 20,000 mg/L。
五、結論
TOC 測量準確、可靠且具有成本效益，適用于需要處理水和廢水流的各種工業(yè)和市政應用。沒有需要特殊處理、員工培訓和處置限制的刺激性化學品。由于此出于多種原因，TOC 分析儀可以比傳統(tǒng)的水質測量技術節(jié)省成本。