TOC在线分析仪的基本工作原理和在工业污水监测中的应用

TOC在线分析仪的基本工作原理和在工业污水监测中的应用

作者：沈玉红 陈志锋 崔文杰

来源：《城市建设理论研究》2013年第09期

摘要：人们生产生活都离不开水，如果水源被有机污染物污染，影响了水质，对人们的正常的生产、生活用水威胁很大。因此，对水和废水的监测，尤其是水体中TOC的含量监测显得尤为重要。TOC以碳含量为指标表示水体中的有机污染物含量指标。其是评价水质优劣的重要的一项参考指标。笔者根据自己多年的工作经验，浅谈了TOC在线分析仪的基本工作原理和在工业污水监测中的应用。

关键字：TOC、在线分析仪、工作原理、污水监测 中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

TOC（Total Organic carbon）简称总有机碳，是水中含碳有机物的总量，能够完全的反映出水中有机污染的程度，现在已经被世界上多个国家所采用，我国也已将其列入“污水综合排放标准”中。本文研究的是我国某公司自主研发的在线TOC分析仪，采用PLC核心控制，操作简单，能够稳定的进行精确测量，误差较小，能够满足环保监测的要求。 1．TOC在线分析仪的基本工作原理

水中一般存在着包含碳酸氢盐、碳酸盐在内的无机碳（IC）和以含碳的有机化合物（TOC），这些统称为总碳（TC）。其关系为TC=TOC+IC。因此，只要将不含无机碳的水样中的碳含量测出，就能够得到总有机碳的含量。

首先，将水样的PH值降低，然后曝气去除水样中的无机碳，其过程如下： CO3-+H+→HCO3-； HCO3- + H+→H2CO3；H2CO3→CO2+ H2O；

在高温催化剂的作用下点燃这些试样，其中的有机化合物将被玩去氧化。如果用CXHYNZOP表示试样中含有的有机化合物经过燃烧反应

CxHyNzOp+ r·O2→x·CO2 + ·H2O+z·NO 后，则有机碳就转化成稳定的二氧化碳和稳定的氧化物。

燃烧后生成的气体导入红外线分析仪分析，就能够得到总有机碳的含量。如果该试样中含有ammol的有机化合物，则其有机碳的含量可以有以下公式得到：TOC＝12·ｘ·a(㎎/L)。以此

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为基础，计算得到标准液中的有机碳的含量，在绘制曲线，将曲线与仪器的输出信号进行对比就能够得到该水样中的有机碳含量。 2.测量原理

TOC在线分析仪去除无机碳采用的是间歇式盐酸曝气法，然后再密封采用低温完全燃烧法测量不含无机碳的总碳量，是智能型的自动间歇式检测设备。

水样首先进入曝气筒，置换掉上次的水样，然后进行计量，利用盐酸进行曝气，去除水样中的无机碳。采用氮气进行载气；平时红外线分析仪得到的氮气都是通过燃烧和除湿器供给的，并且燃烧时为了保证红外线分析仪的气室洁净和实现低温燃烧，要将载气供应停止保证燃烧系统的密封状态。然后对密封的燃烧系统注入少量的不含无机碳的水样，让其在规定的时间内进行650℃的低温燃烧。燃烧结束后，将燃烧系统的密封状态解除，完全燃烧后的有机污染物生成的气体随载气进入除湿器，最后导入红外线分析仪。利用红外线分析仪将生成的气体中的二氧化碳的浓度测出，形成电信号，最后将其进行零点自动补偿，用峰值信号或者曲线图来进行标示该电信号和记录该TOC的浓度。 2.TOC在线分析仪在工业污水监测中的应用

TOC在线分析仪目前在我国的应用非常广泛，下面简单分析下其在电厂工业污水监测中的应用。

我国的国内的主要大型的火电处污水处理设备主要有澄清池、活性炭过滤器、滤池、离子交换除盐以及反渗透、超滤等类型，本文选取目前我国几个比较典型的A、B、C、D4个600MW的火电厂工业废水预处理系统、炉内水汽系统以及除盐系统内的水样利用TCO在线分析仪进行检测，测定结果如表1.

表1 A、B、C、D四个火电厂各个系统内的水样检测结果

根据上表的检测数据可以看出，各个电厂的炉内水汽系统中的水样所含有的TOC含量都比较低，均符合我国现行的《超临界火力发电机组水汽质量标准(DL-T912-2005)》中规定的给水TOC含量最高不能超过200μg/L的要求，并且在TOC的含量较低的前提下，取样和测量在运行的误差范围内，精处理的出口水样和凝结水样中所含有的TOC较为接近，说明精处理的混床树脂并未发生老化分解。

在火电厂的工业废水处理系统中主要采用澄清池、阴离子交换树脂和反渗透以及活性炭等结合应用去除水中的有机污染物。澄清池去除有机污染物的效率一般为36%~50%；阴离子交换树脂和反渗透是中去除有机物效率最高的，能够达到74%~85%；其中，活性炭使用两年后其出去有机物的效率就大大降低，仅为13%~35%。根据我国现行的《DLT 582-2004 火力发电厂水处理用活性炭使用导则》中的6.6项规定：“吸附水中有机物的活性炭过滤器，有机物去除率小于15%~20%即可以半段其吸附有机物的能力已经失效。”混床去除有机物的作用较小，

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去除率约我23%~40%；阳离子交换树脂及滤池去除有机物的效果也不是很明显，它们的去除率分别我饿5%~16%和9%~20%；超滤的作用是去除废水中的悬浮物和大分子的物质，去除小分子有机物的效率较低，约为7%~10%。

根据上述在火电厂工业废水中废水预处理系统、炉内水汽系统以及除盐系统中的TOC的监测应用可以看出，吐过要提高炉内水气系统的效果，必须要改善废水预处理系统和除盐系统的处理效果，提高其有机物的去除率，避免水中的有机物更多的被输入至热力系统中。首先保证澄清池的正常运行，充分发挥其高去除效率，投入大量活性炭过滤器并及时更换，资金运行还可以安装反渗透设施降低除盐设备的压力。 3.总结：

TOC在线分析仪应用的范围很广，本文主要阐述了其在工业污水监测中的应用。其能够轻松快捷的检测出污水中所含有TOC有机污染物的含量，对于我国的各个行业的污水处理提供了一个比较可靠的、科学的评价依据。相信在不久的将来，这种新颖的快捷的分析技术仪器将在我国的环境检测部门的推广下载医药、电子、工业的各行各业得到广泛的应用，发挥其更强大的作用。 参考文献：

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