用InnovOx TOC分析仪进行盐水TOC分析的最佳操作方法

盐水中的总溶解性固体含量较高，而且氯化物能够消耗氧化剂，因此对盐水样品（氯化物含量为3.5%-30%）进行总有机碳（TOC）分析时就会面临很大挑战。在传统的湿化学系统上运行分析时，由于氯化物的干扰，盐水样品显示较低的TOC 回收率。相比之下，燃烧系统在分析盐水样品时显示较高的TOC 回收率，但燃烧系统的维护周期短，运行成本高，信号有漂移，且需要进行频繁的重新校准。 Sievers* InnovOx 实验室TOC 分析仪采用专利的超临界水氧化（SCWO，Super Critical Water Oxidation）技术，能够消除氯化物的干扰，在提供一流分析性能的同时减少了昂贵且费时的分析仪维护工作，从而成为对盐水样品进行TOC 分析的理想设备。用 SIEVERS* INNOVOX实验 室 TOC分析仪进行盐水 TOC 分析的最佳操作方法 简介 盐水中的总溶解性固体含量较高，而且氯化物能够消 耗氧化剂，因此对盐水样品（氯化物含量为 3.5%-30%）进行总有机碳（TOC）分析时就会面临很大挑 战。在传统的湿化学系统上运行分析时，由于氯化物 的干扰，盐水样品显示较低的 TOC回收率。相比之下，燃烧系统在分析盐水样品时显示较高的 TOC回收率，但燃烧系统的维护周期短，运行成本高，信号有漂移，且需要进行频繁的重新校准。Sievers* InnovOx实验 室 TOC分析仪采用专利的超临界水氧化（SCWO， Super Critical Water Oxidation）技术，能够消除氯化 物的干扰，在提供一流分析性能的同时减少了昂贵且 费时的分析仪维护工作，从而成为对盐水样品进行 TOC分析的理想设备。 本文概述了如何正确设置和配置 Sievers InnovOx实验 室分析仪，在分析盐水样品时发挥最佳性能。 操作模式 建议用“不可吹除有机碳（NPOC，Non-Purgeable Organic Carbon）”模式来代替 TOC模式进行盐水分 析，除非还需要测量可吹扫或挥发性的有机物。在大 多数盐水样品中，可吹扫或挥发性有机物的含量极小，因此 NPOC约等于 TOC。在 NPOC模式下，测量结 果并非是由 2项单独的测量数据计算而来【TOC=总 碳（TC）-无机碳（IC）】，因此 NPOC模式运行得 更快、测量得更准确。用 NPOC模式代替 TOC模式 是行业中常见的做法，是几乎所有市面上出售的 TOC 分析仪的标准操作模式。只有当样品中含有挥发性化 合物或者需要测量 IC浓度时，才采用 TOC模式。 测量范围和校准 盐水样品的 TOC浓度较低，通常小于 10ppm。理论上 来说，Sievers InnovOx实验室分析仪可以在最小测量 范围（0-100 ppm）内运行盐水样品，但由于盐水样品 的基质复杂，在最小测量范围内运行盐水样品时可能 会产生较大的测量偏差。因此，建议在更大范围内运 行盐水样品，例如 0-1000 ppm或 0-5000ppm。 Sievers InnovOx实验室分析仪的内部设置能够在不降 低测量的准确性和精确性的前提下，对 0-5000 ppm范 围基质效应的补偿优于对 0-1000 ppm范围基质效应的 补偿，因此最佳操作是采用 0-5000 ppm范围。 当采用 0-1000 ppm或 0-5000 ppm范围分析低浓度样 品时，无需将分析仪校准到测量范围的最高点。校准 点只需覆盖样品的预期 TOC浓度范围即可。例如，如 果样品的最高预期结果是 5 ppm左右，可以将校准的 最高点设为 10 ppm。 校准前，必须彻底冲洗分析仪。请运行高质量的去离 子（DI）水（最好是 18MΩ-cm的去离子水），直到达 到 0.45 µg或更低的稳定碳质量响应为止（见下图）。在冲洗过程中，只需注意峰值窗口中的碳质量响应，可以忽略实际 NPOC结果。可能需要几个小时的连续 测量才能达到此目的，具体时间取决于仪器状况和之 前分析过的样品。 酸剂：根据要分析的样品的硬度（即钙和镁的浓度）来选择酸剂。如果 CaCO3浓度低于 100 ppm，建议用 6 M H3PO4。如果 CaCO3浓度高于 100 ppm，应当用 3N HCl，以免在分析仪内形成沉淀。对于盐水分析，建议采用“添加 5%酸剂”这一默认值。 氧化剂：请用 30%（质量浓度）过硫酸钠作为氧化剂。请勿使用 Sievers* M系列 TOC分析仪配置的 15%（质量浓度）过硫酸铵氧化剂，因为超临界条件下，铵会消耗掉一部分添加的氧化剂，被氧化形成硝酸盐，从而降低总氧化剂的氧化强度。 对于盐水分析，建议添加 30%的氧化剂。尽管 0-1000ppm或更大范围的默认氧化剂设置通常为 15%，但这 个比例对盐水分析来说不够。在加热阶段，盐水中的 一部分氯化物在达到超临界状态之前就被氧化，从而 降低了总氧化剂的氧化强度。 如果氧化剂配量不足，或者使用过期的或失效的氧化 剂，就会导致反应器管破裂，特别是对 2020年之前生 产的配备老式钛反应器管的 Sievers InnovOx实验室分 析仪来说，情况更严重。新款的 Sievers InnovOx实验 室分析仪采用钽反应器管，可以降低管子破裂的风险，但氧化剂配量不足仍不利于回收有机物。 吹扫时间：盐水中有大量的无机碳（IC），而 0.8分钟 的默认喷除时间不足以去除大部分无机碳。盐水样品 中的无机碳浓度比 TOC浓度高数倍，未被去除的无机 碳会严重影响 NPOC测量结果。建议将无机碳喷除时 间延长到 2.0分钟。较长的喷除时间不仅能彻底去除无 机碳，还能将样品和试剂混合得更均匀。但在校准时，只需分析 KHP或蔗糖标准品即可，因此可以保留 0.8分钟的默认喷除时间。 冲洗：为了最大程度清除样品残留，并防止气/液界面 结晶，建议在每次样品分析之后，用去离子水冲洗分 析仪。冲洗分析仪的最方便的做法是，对去离子水样 品运行无机碳测量。只需运行 1次重复测量即可。 在工作日结束后，应彻底冲洗分析仪，清除系统中的 残留样品。请用装有去离子水的 40 mL样品瓶运行以 下冲洗任务： 载气供应：大多数 Sievers InnovOx实验室分析仪都配 备内置的气泵和空气过滤器，能够提供不含 CO2的载 气。此配置能够在整个测量范围内获得准确结果。如 需测量低浓度 TOC（即在分析仪的定量限附近进行测 量），建议将分析仪连接到高规格的氮气供气源。 取样：对于盐水分析，建议使用外部吸管或带冲洗站 选件的 Sievers InnovOx自动进样器，以实现最佳取样 效果。请勿使用样品瓶端口，因为样品瓶端口难以被 清洗干净，残留的样品会腐蚀设备。 如要用 HCl来预酸化样品瓶中的盐水样品，建议用塑料 部件来替换不锈钢材质的样品端口和自动进样器管接头 （见下图）。需要以下更换件： HTF 68003-01 隔板接头(PEEK) HTF 68115-01 1/8”外径管螺母(PEEK) HTF 68114-01 1/8”外径管套圈(PP) HTF 68041-01 1/4”-28-1/8”内径倒钩接头(ETFE) 1个 1个 1个 2个 多 注意：上述部件不在标配的附件包中，请另行购买。 分析仪位置和废液处理 在盐水分析过程中，废液容器和分析仪内都会有微量的 卤素气体。为了防止卤素危害人体健康，建议将分析仪、试剂、废液容器放在通风橱中进行操作。如果没有通风 橱，请将分析仪放在通风良好的工作台上，将废液容器 放在台下的地板上。为了帮助通风，建议在分析盐水样 品时卸下分析仪流体组件的盖子。 为了防止废液容器中产生卤素气体，请在开始分析之前，向废液容器中投放大量的固体氢氧化钠或氢氧化钾，以 中和未反应的样品和试剂，避免产生卤素气体。 请勿使用碳酸氢盐或碳酸盐来中和废液容器中的液体，以免产生 CO2气体，或将产生的卤素气体扩散到周围环 境中。请确保在工作日结束时清空废液容器，在第二天 开始分析之前重新投放中和剂。 盐水分析的方法摘要 以下是用 Sievers InnovOx实验室 TOC分析仪进行盐水 分析时的建议的分析方法设置。