TOC的全稱是“總有機(jī)碳”,主要用于評(píng)價(jià)水質(zhì)有機(jī)污染的指標(biāo)。它反映了水中有機(jī)碳物質(zhì)的總量。
TOC包括了原水中的天然有機(jī)物(NOMs)和人工合成有機(jī)物。它們可能來(lái)自自來(lái)水管網(wǎng)、農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品和工業(yè)廢水。在標(biāo)準(zhǔn)的飲用水處理工程中(凝固、沉降、過(guò)濾、消毒),一部分有機(jī)碳會(huì)變成消毒副產(chǎn)物(DBPs)并且致癌。而且這些有機(jī)碳物質(zhì)在不同程度上直接或間接影響人體的健康。TOC可較全面反映飲用水中有機(jī)污染程度,水的TOC值越高,說(shuō)明水中有機(jī)污染物含量越高,所以TOC又被稱為水中的PM2.5,更能反映水質(zhì)的綜合水平。
補(bǔ)充:國(guó)內(nèi)飲水中TОC監(jiān)測(cè)開(kāi)展情況,目前國(guó)外特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,已將TOC列入飲用水監(jiān)測(cè)常規(guī)項(xiàng)目,我國(guó)雖然在1991年就發(fā)布《水質(zhì)總有機(jī)碳(TOC)的測(cè)定非色散紅外線吸收法》(GB13193-91),并于2006年將TOC納入《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T5749-2006)檢測(cè)項(xiàng)目中,但至今TOC檢測(cè)僅在一些大中發(fā)達(dá)城市中被開(kāi)展,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比不管是監(jiān)測(cè)范圍還是監(jiān)測(cè)頻次都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。
TOC的測(cè)量方法非常多,有燃燒氧化-非分散紅外吸收法、濕法氧化-非分散紅外吸收法、紫外法等等十余種方法。
燃燒氧化-非分散紅外吸收法又分為差減法和直接法兩種
差減法的原理是將一定體積的水樣和氧氣分別導(dǎo)入900度的高溫燃燒管和150度的低溫反應(yīng)管中,高溫燃燒管的水樣在催化劑和氧氣的作用下,有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為二氧化碳;低溫反應(yīng)管的水樣受酸化而使無(wú)機(jī)碳酸鹽分解成二氧化碳。無(wú)機(jī)碳酸鹽和有機(jī)化合物生成的二氧化碳依次進(jìn)入非色散紅外線檢測(cè)器。由于一定波長(zhǎng)的紅外線被二氧化碳選擇吸收,并在一定濃度范圍內(nèi),二氧化碳對(duì)紅外線吸收的強(qiáng)度與二氧化碳的濃度成正比,所以可以測(cè)量水樣中的總碳TC和無(wú)機(jī)碳IC的數(shù)值,然后用總碳減去無(wú)機(jī)碳的差值,就是總有機(jī)碳TOC的數(shù)值了。
直接法的測(cè)試原理是將水樣加酸,酸化為pH值小于2,通入氮?dú)馄貧?,使無(wú)機(jī)碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸疾⒈蝗コ?。再將水樣注入高溫燃燒管,便可直接測(cè)得總有機(jī)碳。
濕法氧化-非分散紅外吸收法的原理是在氧化之前用磷酸處理測(cè)試的水樣,去除無(wú)機(jī)碳,然后測(cè)量TOC的濃度。
紫外法的原理是水中一些有機(jī)物在254nm波長(zhǎng)的紫外光下的吸光度和水中的有機(jī)碳數(shù)量呈線性關(guān)系,所以可以通過(guò)紫外線光譜的吸光度來(lái)測(cè)量總有機(jī)碳TOC的濃度,紫外法由于具有快速、不接觸測(cè)量、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),這種測(cè)量方法在最近幾十年得到快速發(fā)展。
TOC的數(shù)值,能體現(xiàn)出水中的細(xì)菌、病毒、抗菌藥物殘留、化學(xué)農(nóng)藥殘留等等有機(jī)物的數(shù)值,我們國(guó)家的自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)要求TOC小于等于5mg/L。
COD的全稱是“化學(xué)需氧量”,是指水中的還原性物質(zhì)在外加的強(qiáng)氧化劑的作用下,被氧化分解時(shí)所消耗氧化劑的數(shù)量,這個(gè)指標(biāo)反映的是測(cè)試的水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量,一般體現(xiàn)的是有機(jī)物、亞硝酸鹽等物質(zhì)的指標(biāo)。
COD的測(cè)量方法主要有:重鉻酸鹽法、高錳酸鉀法、分光光度法、快速消解法、快速消解分光光度法等等。
重鉻酸鹽法的原理是在硫酸酸性介質(zhì)中,用重鉻酸鉀作為氧化劑,硫酸銀做催化劑,硫酸汞作為氯離子的掩蔽劑,加熱沸騰以后,以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀,根據(jù)硫酸亞鐵銨溶液的消耗量計(jì)算水樣的COD數(shù)值。因?yàn)檫@種測(cè)量方法用的氧化劑是重鉻酸鉀,所以稱為重鉻酸鹽法。但是重鉻酸鹽法占用的實(shí)驗(yàn)空間大、化學(xué)試劑用量大,很難大批量快速測(cè)試。
高錳酸鉀法是用高錳酸鉀作為氧化劑來(lái)測(cè)量COD數(shù)值,也就是被氧化分解時(shí)所消耗氧化劑的數(shù)量。
分光光度法是用重鉻酸鹽法作為基礎(chǔ),通過(guò)氧化物的六價(jià)鉻或三價(jià)鉻的吸光度數(shù)值來(lái)測(cè)量COD數(shù)值。
快速消解法是指在重鉻酸鹽法的基礎(chǔ)上,提高消解反應(yīng)體系中氧化劑濃度,或者增加硫酸酸度、提高反應(yīng)溫度、增加助催化劑等條件來(lái)提高反應(yīng)速度的方法。
快速消解分光光度法綜合了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn),是指采用密封管作為消解管,取小計(jì)量的水樣和試劑于密封管中,放入小型恒溫加熱皿中,恒溫加熱消解,然后用分光光度法測(cè)定COD數(shù)值。
我們?cè)跍y(cè)試COD數(shù)值時(shí),COD的數(shù)值越高,就表示水樣的有機(jī)物污染越嚴(yán)重,這些有機(jī)物污染的來(lái)源可能是農(nóng)藥、環(huán)境激素、化工廠、有機(jī)肥料等等有機(jī)物質(zhì),我們國(guó)家的自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)要求用高錳酸鉀法測(cè)出的COD小于等于3mg/L,特殊情況下不超過(guò)5mg/L。
一目科技就TOC和COD兩個(gè)重要指標(biāo),為水務(wù)行業(yè)帶來(lái)了全新解決方案。創(chuàng)始人李智強(qiáng),美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)環(huán)境工程博士。留學(xué)期間,發(fā)表了微流控論文,研發(fā)出了小的微流體生物傳感器。
微型光譜傳感器世界上目前量產(chǎn)的最小的光譜傳感器之一,微流控技術(shù)在線采集微量液體,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)光譜算法對(duì)光譜信號(hào)進(jìn)行收集、分析、降噪以及數(shù)值模型分析與傳統(tǒng)測(cè)試方法不同,創(chuàng)新的使用了微控流微光譜技術(shù),業(yè)內(nèi)兩根手指頭大小的空間即可檢測(cè)三種重要指標(biāo),無(wú)需多余試劑,避免了二次污染,讓水質(zhì)檢測(cè)從此告別傳統(tǒng)的“化學(xué)試劑檢測(cè)+人眼識(shí)別”,一步邁入到芯片化、智能化的新時(shí)代。
一目科技基于微流控微光譜傳感器研發(fā)出一系列產(chǎn)品,專注水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。圖片
應(yīng)用場(chǎng)景:二次供水、城鄉(xiāng)供水一體化、管道直飲水、現(xiàn)制現(xiàn)售水、自來(lái)水公司、衛(wèi)生計(jì)生監(jiān)督局。