湿法氧化-非分散红外吸收测定水中总有机碳

代 海，马 铃，周智勇，蒋 毅，许春风，胥 川

(绵阳市水务(集团)有限公司，四川 绵阳 62100)



湿法氧化-非分散红外吸收测定水中总有机碳

代 海，马 铃，周智勇，蒋 毅，许春风，胥 川

(绵阳市水务(集团)有限公司，四川 绵阳 62100)

总有机碳能够直接反应水体被有机物质污染的程度，使用Aurora 1030W型总有机碳分析仪，采用过硫酸盐湿法氧化-非分散红外吸收法测定水中总有机碳。通过绘制标准曲线、精密度试验、准确度试验、加标回收等一系列试验来验证该方法，并对实际水样进行了测定。结果表明，该方法标准曲线相关系数为0.9996，准确度高，重现性好，相对标准偏差为0.43%～3.1%，加标回收率为97.2%～105%，适合用于水中总有机碳的测定。

总有机碳；非分散红外吸收；湿法氧化

随着社会经济的不断发展，水环境污染越来越严重，水体中的各种有机污染物呈现出多样化，复杂化的特点。在供水行业，生活用水及源水的水质问题尤其是有机污染物的控制问题已成为公众关心的问题[1-2]，现在通常采用化学需氧量(CODCr)，高锰酸盐指数(CODMn)，五日生化需氧量(BOD5)等综合指标来反应水体中有机物污染程度。总有机碳(TOC)是以碳含量来反应水体中所含有机物质总量的综合指标，通过该指标能够直接反应水体被有机物质污染的程度[3]，且对各种有机物的氧化效率高，与CODCr、CODMn、BOD5相比较更客观准确，因而被作为评价水体中有机物污染程度的一项重要参考指标[4]。在《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中就将其作为水质参考指标，限值为5 mg/L。本文介绍了采用过硫酸盐湿法氧化-非分散红外吸收法测定水中总有机碳。

1 实 验

1.1 试剂

磷酸(85%)(优级纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司；过硫酸钠(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司，重结晶后使用；高纯氮气(纯度≥99.999%)，成都成钢梅塞尔气体产品有限公司；水中有机碳标准溶液(1000 mg/L, GBW(E)080650)，中国计量科学研究院 ；超纯水(18.25 MΩ)。

1.1.1 氧化试剂

过硫酸钠溶液(100 g/L)：将100 g过硫酸钠溶于纯水，并定容至1000 mL。

1.1.2 酸试剂

5%磷酸溶液：将59.0 mL磷酸(85%)与纯水混合，并定容至1000 mL。

1.2 仪器

Aurora 1030 W总有机碳分析仪，配1088自动进样器，美国OI Analytical公司。测定TOC原理为：使用湿法氧化测定TOC，水样进入反应腔，经过磷酸酸化处理后，无机碳(TIC)在酸性条件下全部转变成CO2并被氮气流吹走，再以过硫酸盐为氧化剂，在高温条件下，将有机碳(TOC)氧化生成CO2，待氧化过程完成后，由稳定的氮气流将生成的CO2经净化和干燥处理后导入非色散红外检测器(NDIR)进行分析，通过NDIR对CO2进行测量，从而计算得到TOC的浓度。氧化机理可用下面的反应式表示[5]：

1.3 仪器条件

进样体积5.0 mL，酸试剂体积1.0 mL，氧化试剂体积1.5 mL，系统压力25.0 psi，TIC反应时间1.50 min，检测时间3 min；TOC反应时间2 min，检测时间3 min。TIC反应温度和检测温度皆为70 ℃，TOC反应温度和检测温度皆为98 ℃。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

据肖炜等[2]的研究表明，源水的TOC值为0.1～9.4 mg/L，且大部分监测值小于5 mg/L。朱志勤等[6]对市政自来水厂的水源水和出厂水的TOC进行测定发现，水源水TOC值最高达7.75 mg/L，出厂水TOC值为2.28～3.47 mg/L，地下水的TOC值更低，为0.63～0.98 mg/L。付洁等[7]测定了生活饮用水样TOC值，为0.56～3.10 mg/L。这说明生活饮用水及其水源水中TOC值一般较低，所以我们选择0～10.00 mg/L范围内的标准曲线。具体如下：吸取1000 mg/L的水中有机碳标准溶液适量，用纯水稀释后，分别配制成0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mg/L的标准溶液系列，测定总有机碳(TOC)响应值。以TOC响应值与对应的总有机碳(TOC)浓度作图，绘制标准曲线，如图1所示。其线性回归方程为Y=14123X+8067，相关系数R=0.9996，表明该方法在0～10.00 mg/L范围内线性关系好。

图1 TOC标准曲线

2.2 精密度验证

使用不同浓度的TOC标准溶液对方法的精密度进行验证，配制了1.50、4.00、7.00 mg/L 三种不同浓度TOC标准溶液，分别对其进行6次平行测定，测定结果列于表1。从表1可知，1.50、4.00、7.00 mg/L三种TOC浓度的相对标准偏差RSD分别为3.1%，0.94%，0.43%，且随着浓度增加，相对标准偏差变小，精密度提高，表明本方法有较好的精密度。

表1 不同浓度的精密度试验

2.3 准确度验证

本文用测定标准样品的方法进行准确度评价，对环境保护部标准样品研究所的水质总有机碳标样(标样批号为206506，标准值为73.9 mg/L，不确定度±3.1 mg/L，稀释10倍后进行测试)进行测定，验证方法的准确度，测定结果列于表2。从表2可知，TOC标样的测定均值为72.9 mg/L，在允许的不确定度范围内，测定均值与标准值的相对误差为-1.4%，表明方法准确度好，符合分析要求。

表2 环境标准样品测定

2.4 回收率试验

使用自来水和地表水源水进行加标回收率试验，在自来水和地表水源水中分别加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC标准溶液后进行测定，结果列于表3。 由表3可知，在TOC为0.759 mg/L的自来水中分别加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC标准溶液，回收率为104%、97.2%；在TOC为1.05 mg/L的地表水源水中分别加入2.00 mg/L、5.00 mg/L的TOC标准溶液，回收率为105%、102%。这些结果表明方法的回收率高，说明该方法符合分析要求。

表3 不同水样回收率试验结果

2.5 实际样品测定

应用此方法对水厂的地表水源水、出厂水进行了监测，结果列于表4。从表4可知，在2015年，地表水源水TOC浓度为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之间，说明源水水质较为稳定。出厂水TOC浓度为0.854 ～2.19 mg/L，均小于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中TOC参考限值5 mg/L。测定结果还发现，TOC值呈现出水源水大于出厂水的分布规律，这与相关文献报道相符[6]。

表4 水源水、出厂水TOC监测结果

续表4

20157178143201581030896201591711122015101341092015111130739201512141127

3 结 论

采用过硫酸盐湿法氧化-非分散红外吸收法测定水中总有机碳，方法准确度高，重现性好，相对标准偏差0.43%～3.1%，加标回收率为97.2%～105%，满足实验室分析要求，适合于水源水和饮用水中TOC的测定。

[1] 孙东卫,于春霞,刘亦峰.高温燃烧氧化法测定水中总有机碳[J].现代科学仪器,2010(4):117-118.

[2] 肖炜,章晓春.紫外氧化-非分散红外吸收测定源水中总有机碳[J].广州化工,2011,39(11):119-121.

[3] 国家环保总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法.4版[M].北京:中国环境科学出版社,2002:236.

[4] 吴启航,崔明超.总有机碳分析仪测定常见水的TOC[J].中国测试,2009,35(3):90-92.

[5] 王晋宇,赵辰,陈玲瑚,等.湿法氧化法测定水中总有机碳不确定度的评定[J].化学分析计量,2009,18(6):13-15.

[6] 朱志勤,魏建荣.非分散红外法测定水中总有机碳[J].中国卫生检验杂志,2005,15(3):326,359.

[7] 付洁,将建宏.测定饮用水中总有机碳新方法的研究[J].广州化学,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，工程师，主要从事水质分析检测。

X832

A

1001-9677(2016)023-0102-03