代 海，馬 鈴，周智勇，蔣 毅，許春風(fēng)，胥 川

(綿陽市水務(wù)(集團(tuán))有限公司，四川 綿陽 62100)

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濕法氧化-非分散紅外吸收測定水中總有機(jī)碳

代 海，馬 鈴，周智勇，蔣 毅，許春風(fēng)，胥 川

(綿陽市水務(wù)(集團(tuán))有限公司，四川 綿陽 62100)

總有機(jī)碳能夠直接反應(yīng)水體被有機(jī)物質(zhì)污染的程度，使用Aurora 1030W型總有機(jī)碳分析儀，采用過硫酸鹽濕法氧化-非分散紅外吸收法測定水中總有機(jī)碳。通過繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線、精密度試驗、準(zhǔn)確度試驗、加標(biāo)回收等一系列試驗來驗證該方法，并對實際水樣進(jìn)行了測定。結(jié)果表明，該方法標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.9996，準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.43%～3.1%，加標(biāo)回收率為97.2%～105%，適合用于水中總有機(jī)碳的測定。

總有機(jī)碳；非分散紅外吸收；濕法氧化

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，水體中的各種有機(jī)污染物呈現(xiàn)出多樣化，復(fù)雜化的特點。在供水行業(yè)，生活用水及源水的水質(zhì)問題尤其是有機(jī)污染物的控制問題已成為公眾關(guān)心的問題[1-2]，現(xiàn)在通常采用化學(xué)需氧量(CODCr)，高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)，五日生化需氧量(BOD5)等綜合指標(biāo)來反應(yīng)水體中有機(jī)物污染程度。總有機(jī)碳(TOC)是以碳含量來反應(yīng)水體中所含有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)，通過該指標(biāo)能夠直接反應(yīng)水體被有機(jī)物質(zhì)污染的程度[3]，且對各種有機(jī)物的氧化效率高，與CODCr、CODMn、BOD5相比較更客觀準(zhǔn)確，因而被作為評價水體中有機(jī)物污染程度的一項重要參考指標(biāo)[4]。在《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)中就將其作為水質(zhì)參考指標(biāo)，限值為5 mg/L。本文介紹了采用過硫酸鹽濕法氧化-非分散紅外吸收法測定水中總有機(jī)碳。

1 實 驗

1.1 試劑

磷酸(85%)(優(yōu)級純)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；過硫酸鈉(分析純)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，重結(jié)晶后使用；高純氮?dú)?純度≥99.999%)，成都成鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司；水中有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L, GBW(E)080650)，中國計量科學(xué)研究院 ；超純水(18.25 MΩ)。

1.1.1 氧化試劑

過硫酸鈉溶液(100 g/L)：將100 g過硫酸鈉溶于純水，并定容至1000 mL。

1.1.2 酸試劑

5%磷酸溶液：將59.0 mL磷酸(85%)與純水混合，并定容至1000 mL。

1.2 儀器

Aurora 1030 W總有機(jī)碳分析儀，配1088自動進(jìn)樣器，美國OI Analytical公司。測定TOC原理為：使用濕法氧化測定TOC，水樣進(jìn)入反應(yīng)腔，經(jīng)過磷酸酸化處理后，無機(jī)碳(TIC)在酸性條件下全部轉(zhuǎn)變成CO2并被氮?dú)饬鞔底?，再以過硫酸鹽為氧化劑，在高溫條件下，將有機(jī)碳(TOC)氧化生成CO2，待氧化過程完成后，由穩(wěn)定的氮?dú)饬鲗⑸傻腃O2經(jīng)凈化和干燥處理后導(dǎo)入非色散紅外檢測器(NDIR)進(jìn)行分析，通過NDIR對CO2進(jìn)行測量，從而計算得到TOC的濃度。氧化機(jī)理可用下面的反應(yīng)式表示[5]：

1.3 儀器條件

進(jìn)樣體積5.0 mL，酸試劑體積1.0 mL，氧化試劑體積1.5 mL，系統(tǒng)壓力25.0 psi，TIC反應(yīng)時間1.50 min，檢測時間3 min；TOC反應(yīng)時間2 min，檢測時間3 min。TIC反應(yīng)溫度和檢測溫度皆為70 ℃，TOC反應(yīng)溫度和檢測溫度皆為98 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

據(jù)肖煒等[2]的研究表明，源水的TOC值為0.1～9.4 mg/L，且大部分監(jiān)測值小于5 mg/L。朱志勤等[6]對市政自來水廠的水源水和出廠水的TOC進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，水源水TOC值最高達(dá)7.75 mg/L，出廠水TOC值為2.28～3.47 mg/L，地下水的TOC值更低，為0.63～0.98 mg/L。付潔等[7]測定了生活飲用水樣TOC值，為0.56～3.10 mg/L。這說明生活飲用水及其水源水中TOC值一般較低，所以我們選擇0～10.00 mg/L范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。具體如下：吸取1000 mg/L的水中有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用純水稀釋后，分別配制成0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，測定總有機(jī)碳(TOC)響應(yīng)值。以TOC響應(yīng)值與對應(yīng)的總有機(jī)碳(TOC)濃度作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。其線性回歸方程為Y=14123X+8067，相關(guān)系數(shù)R=0.9996，表明該方法在0～10.00 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系好。

圖1 TOC標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 精密度驗證

使用不同濃度的TOC標(biāo)準(zhǔn)溶液對方法的精密度進(jìn)行驗證，配制了1.50、4.00、7.00 mg/L 三種不同濃度TOC標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別對其進(jìn)行6次平行測定，測定結(jié)果列于表1。從表1可知，1.50、4.00、7.00 mg/L三種TOC濃度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD分別為3.1%，0.94%，0.43%，且隨著濃度增加，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差變小，精密度提高，表明本方法有較好的精密度。

表1 不同濃度的精密度試驗

2.3 準(zhǔn)確度驗證

本文用測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的方法進(jìn)行準(zhǔn)確度評價，對環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的水質(zhì)總有機(jī)碳標(biāo)樣(標(biāo)樣批號為206506，標(biāo)準(zhǔn)值為73.9 mg/L，不確定度±3.1 mg/L，稀釋10倍后進(jìn)行測試)進(jìn)行測定，驗證方法的準(zhǔn)確度，測定結(jié)果列于表2。從表2可知，TOC標(biāo)樣的測定均值為72.9 mg/L，在允許的不確定度范圍內(nèi)，測定均值與標(biāo)準(zhǔn)值的相對誤差為-1.4%，表明方法準(zhǔn)確度好，符合分析要求。

表2 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品測定

2.4 回收率試驗

使用自來水和地表水源水進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗，在自來水和地表水源水中分別加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC標(biāo)準(zhǔn)溶液后進(jìn)行測定，結(jié)果列于表3。 由表3可知，在TOC為0.759 mg/L的自來水中分別加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC標(biāo)準(zhǔn)溶液，回收率為104%、97.2%；在TOC為1.05 mg/L的地表水源水中分別加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC標(biāo)準(zhǔn)溶液，回收率為105%、102%。這些結(jié)果表明方法的回收率高，說明該方法符合分析要求。

表3 不同水樣回收率試驗結(jié)果

2.5 實際樣品測定

應(yīng)用此方法對水廠的地表水源水、出廠水進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果列于表4。從表4可知，在2015年，地表水源水TOC濃度為0.953～3.48 mg/L，除2月和4月TOC偏高外，其余月份TOC值在0.953～1.78 mg/L之間，說明源水水質(zhì)較為穩(wěn)定。出廠水TOC濃度為0.854 ～2.19 mg/L，均小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)中TOC參考限值5 mg/L。測定結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，TOC值呈現(xiàn)出水源水大于出廠水的分布規(guī)律，這與相關(guān)文獻(xiàn)報道相符[6]。

表4 水源水、出廠水TOC監(jiān)測結(jié)果

續(xù)表4

20157178143201581030896201591711122015101341092015111130739201512141127

3 結(jié) 論

采用過硫酸鹽濕法氧化-非分散紅外吸收法測定水中總有機(jī)碳，方法準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.43%～3.1%，加標(biāo)回收率為97.2%～105%，滿足實驗室分析要求，適合于水源水和飲用水中TOC的測定。

[1] 孫東衛(wèi),于春霞,劉亦峰.高溫燃燒氧化法測定水中總有機(jī)碳[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2010(4):117-118.

[2] 肖煒,章曉春.紫外氧化-非分散紅外吸收測定源水中總有機(jī)碳[J].廣州化工,2011,39(11):119-121.

[3] 國家環(huán)保總局水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法.4版[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:236.

[4] 吳啟航,崔明超.總有機(jī)碳分析儀測定常見水的TOC[J].中國測試,2009,35(3):90-92.

[5] 王晉宇,趙辰,陳玲瑚,等.濕法氧化法測定水中總有機(jī)碳不確定度的評定[J].化學(xué)分析計量,2009,18(6):13-15.

[6] 朱志勤,魏建榮.非分散紅外法測定水中總有機(jī)碳[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2005,15(3):326,359.

[7] 付潔,將建宏.測定飲用水中總有機(jī)碳新方法的研究[J].廣州化學(xué),2012,37(3):10-13.

Determination of Total Organic Carbon in Water by Wet Oxidation and Non-dispersive Infrared Absorption

DAIHai,MALing,ZHOUZhi-yong,JIANGYi,XUChun-feng,XUChuan

(Mianyang Water (Group) Co., Ltd., Sichuan Mianyang 621000, China)

The total organic carbon could directly reflect the extent of pollution by organic matter in water. The total organic carbon in water was determined by Aurora 1030W total organic carbon analyzer and using the method of sodium persulfate wet oxidation and non-dispersive infrared absorption. The total organic carbon was determined by drawing standard curve, precise experiment, accurate experiment and standard recovery experiment to test and verify this method. The total organic carbon in water was also determined. The results indicated that the correlation coefficient of the method was 0.9996 and the method was high accurate and reproducible, relative standard deviation was 0.43%～3.1%, recovery rate was 97.2%～105%, which was fit for determining TOC in water.

total organic carbon; non-dispersive infrared absorption; wet oxidation

代海(1987-)，男，工程師，主要從事水質(zhì)分析檢測。

X832

A

1001-9677(2016)023-0102-03