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工艺过程控制和资产保护

测量最 终排放时的有机物负荷对于法规合规性至关重要。与此同时，在流动点和处理工艺过程中监测有机物含量也已成为过程控制和资产优化的有效做法。

例如，城市污水处理厂对流入的污水进行碳监测有助于加强生物处理，从而优化工艺过程控制和实时做出过程决策的能力。

TOC分析作为一种提高水处理设备耐用性的工具正在获得认可。

随着工业和中水回用，工厂越来越多地使用过滤膜来处理废水，可以使用TOC分析仪来快速检测高有机负荷，从而限制结垢并进行水处理效率评估。

此外，许多工厂正在将生物处理和膜过滤合并到称为膜生物反应器（MBR）的工艺中。MBR进水中的直接碳监测使工厂能够优化生物处理并保护膜免受有机物污染。

最 佳食物与微生物的比例

市政工厂按照多个步骤处理流入的废水。初级处理需要物理分离，通过筛选和沉淀提取固体。在这种初级处理之后，工厂通常使用二级生物处理工艺来限制进水废水的有机物含量。[7]

该工艺通常取决于在活性污泥中使用好氧细菌来帮助分解水中的有机化合物。经常通过传统BOD测试测量细菌的“食物”——有机分子。[3]

为确保处理过程中有机物和微生物的适当平衡，工厂使用称为食物与微生物（F:M）比率的通用参数。[2]F:M比值低的系统意味着“食物”不足，并导致负责分解有机分子的微生物没有足够的“食物”去分解。相反，在高F:M比值的系统中，微生物可能会因有机物负荷过高而无法胜任分解工作，这会导致有机污染物无法有效祛除。

为了最 大限度地提高生物质的健康状况并确保有机污染物的祛除，工厂以最 佳F:M比值运行是关键。

与传统的需氧量测试不同，TOC分析仪直接测量废水中所含的碳量，从而使操作员能够准确地定量分析F:M比值中的“食物”。BOD5测试的五天响应时间通常不足以快速进行工艺调整，尤其是在有机物负荷波动的工厂中。为了加快对流入废水中有机物负荷波动作出响应的时间，许多工厂正在转向TOC分析，这种分析无需危险化学品即可提供快速分析。

利用TOC分析进行快速工艺调整，同时直接测量进入系统的碳，可使工厂维持最 佳F:M比值，确保生物处理能正常运行。

超滤（UF）和反渗透（RO）膜优化

能够直接快速检测有机碳也使得TOC分析成为污水处理厂膜保护的可靠工具，尤其是在水源有限的地区。这些缺水地区已经开始使用超滤（UF）和反渗透（RO）膜来处理废水以供再利用。[5] [6]

在膜过滤中，受污染的水通过半透膜输送，该膜将悬浮固体和大分子量化合物从工业废水中分离出来。然而，水流中大量的有机污染物通常会聚集在膜表面上导致有机物污染，并且一些化合物会导致膜损坏。膜污染的增加导致穿过膜的液体通量减少，降低了处理的有效性。

虽然增加跨膜压力（TMP）以维持适当的跨结垢膜通量可能是有效的[5]，但这往往会导致能源成本的增加。修理或更换污损的膜会限制废水处理厂的操作能力，也会增加成本。

尽管反冲和原位清洗（CIP）策略是常规应用，但对于处理碳含量高的水的膜通常需要频繁的清理周期。[5]这不仅会导致停机时间增加和清洗化学品的成本增加，还会缩短膜的使用寿命。

为了保证膜的使用寿命并以最 高效率正常运行，工厂直接跟踪膜上游水中有机物含量是有益处的。虽然传统的需氧量测试可以提供污染物含量的间接指示，但TOC分析可更简单地提供有关废水碳含量的即时数据。使工厂可以调整流量，以保护膜，同时评估处理效果，并确定上游的工艺波动。膜前后水的在线TOC分析提供了跨膜的碳含量和萃取效率随时间变化的实时数据。

通过从需氧量转向TOC分析，许多工厂发现通过保护运行设备可以提高经济效益。

膜生物反应器（MBR）优化

膜生物反应器（MBR）系统是一种在市政和工业废水处理厂中都受到关注的处理工艺。该工艺结合了生物处理和过滤膜，以限制废水中有机物的数量。

MBR系统的优点是比传统的生物处理占地面积小得多，病原体去除能力提高以及更高等级的污水。

类似于传统的生物处理，MBR系统中的废水最初引入带有活性污泥的曝气池。在引入浸没在水中的膜之前，污泥中的微生物开始分解样品中的有机污染物（微滤或超滤）。[4]

水通过膜供给，这不仅提取额外的污染物，而且排斥在生物处理工艺中产生的任何固体。这种生物处理和浸没式过滤膜的混合，通常会产生比单一工艺更清洁的出水。

与其他膜过滤系统一样，结垢可能是MBR系统需要考虑的一个重要因素。[5]它们可能会堵塞并且产生淤泥，这需要增加停机时间和进行维护。

MBR系统与传统生物处理一样，依赖于维持最 佳的F:M比值以确保有效去除有机物。优化F:M比值是一种有效的方法，有助于减轻任何与MBR膜相关的风险。通过在一致的基础上以最 佳F:M比值运行，工厂可以保证生物质[4]的健康并限制可能导致膜污染的有机物。

尽管F:M比值的有机物含量传统上以BOD5进行测量，但工厂现在正在转换为在线TOC分析仪，以高速、直接测量水中的碳含量。[1]通过促进立即对工艺作出决策，操作员可以维持最 佳F:M比值，从而降低成本和对污染膜的维护工作量。

TOC能够快速直接分析碳含量的能力正在推动有机物分析通过排放法规合规性，并通过工艺控制和设备保护降低成本。[3]

结论

目前，BOD5是最常用的工业废水有机污染物参数。尽管它存在精度和许多其他问题，但它已被纳入全 球废水法规。虽然COD测试更快、更精确，但它需要使用和处置剧毒化学品。

TOC分析仪能够在几分钟内生成快速准确的数据，因此越来越受欢迎。与BOD5和COD测试不同，TOC分析仪直接测量有机物含量，而不是通过测量需氧量来间接确定有机物含量。

许多监管机构现在看到了最 先进技术（如TOC）的价值。目前，美国已授权工厂在进行长期相关性研究获得批准的情况下，使用TOC代替BOD。测试方法转变的一个例子是欧盟，由于缺乏有毒化学物质，欧盟不再推荐BOD5，而是将重 点放在TOC上。随着欧洲废弃过时的测试方法，其他国家开始意识到监测工艺转型和改变法规的好处。

随着技术的进步，世界各地的管理机构将继续在法规中引入更准确和精确的参数。在全 球工业增长持续扩张过程中准确监测废水的必要性从未如此重要。

TOC在法规监测、资产保护和工艺控制方面的能力使得工厂朝着示范性监测的未来发展。

Q&A

Q1

用于清洁验证的各分析方法有哪些优点？

      用于清洁验证的分析方法可大致分为两类：专属性方法和非专属性方法。

      专属性方法

      专属性方法：仅提供制剂中某一特定成分（通常为活性药物成分（API））相关（或定量）信息的分析方法。

      关键优势在于这些方法可提供有关目标分析物的定量信息。

      非专属性方法包括诸如色谱法（HPLC、UPLC、GC）、光谱法（MS、紫外可见光度计、原子吸收）、 电泳法、ELISA等。

      但是，随着法规要求的不断变化，上面列出的专属性方法无法实现最全面和最合规的监控程序。目前，法规期望清洁验证包括所有潜在污染物的数据，而不仅仅是API。作为监控计划的一部分，应包括活性成分、赋形剂、降解物、清洁剂和洗涤剂。

       当产品的风险程度属于中低并且无法进行目视检查和非专属性测试时，则宜采用专属性方法。

      非专属性方法

      非专属性方法：是指能够提供与整个制剂有关（或定量）信息的分析方法。

      关键优势在于，这些方法可定量给出整个制剂、降解物和清洁剂的定量值，以更全面地了解清洁度。

具体方法包括诸如总有机碳（TOC）、电导率、重量法和pH法等。TOC分析法和电导率分析法是用于清洁验证、确认和监控最常见的非专属性方法。

       与诸如HPLC专属性方法相比，TOC等非专属性方法具有灵敏的检出限（LOD）。TOC分析法提供了更高的灵敏度，同时还可以了解清洁过程的整个情况。TOC分析法对高中低风险产品均适用。

/ 

Q2

在清洁验证程序中仅检测API有什么风险？ 

      API在整个制剂中只占很小的一部分，不一定等同于毒性zui强或zui难清洁处理。因此，检测仅占生产设备内部总成分1/10或1/15的物质具有很大的风险。当采用专属性方法时，可以不检测赋形剂和降解物。

       如果活性成分在清洁过程中降解，使用专属性方法很难对API进行定量检测。例如，降解物可能具有与完整API不同的特性，并且可能不会以相同的特征被洗脱，因此可能检测不到。采用非专属性方法（如TOC分析法），可以定量检测降解物。

Q3

对于当前采用产品专属性方法进行清洁验证（如HPLC分析法）的制造商，向TOC分析法过渡需要哪些步骤？

      首先，需要对目标化合物进行可行性研究，以便采用TOC分析法来确定适当的回收率。这是为了确保TOC分析法适用于利用这些目标化合物来进行清洁验证。接下来，应当按照USP <1225>或ICH Q2（R1）定量法验证指南来对TOC进行量化。ZH，应将产品限值转换为TOC限值，并应考虑回收率。苏伊士Sievers分析仪能够为用户提供大量资源来确保顺利实施上述步骤。

HPLC与TOC

采用TOC分析法进行清洁验证的优势

1.全面了解清洁度

2.更好的了解工艺

3.更快的样品分析

4.更简单的方法开发

5.提GX率，并获得实时数据

Q4

开发用于清洁验证的TOC分析法有多困难，尤其是计算ZD允许残留量（MAC）以及确定最坏情况下的残留物？

       采用Sievers® TOC分析仪可轻松进行分析方法的开发。需要根据样品浓度来确定酸和氧化剂的流量。如果浓度未知，也无需担心 ，Sievers TOC分析仪的自动试剂功能可根据样品基质确保采用正确的酸和氧化剂流量。对于分析过程，这可能会增加一定的时间，但仍比传统的专属性方法要快。

       确定最坏情况下的化合物和进行MAC计算没有任何变化。增加的WY步骤是将ZZ限值乘以最坏情况下化合物的碳百分比，以获得TOC接受标准。

       苏伊士Sievers分析仪的应用专家在指导用户顺利完成从HPLC分析法到TOC分析法过渡方面有着丰富的经验。技术支持包括对TOC限值计算提供帮助以及对可溶和不可溶API方法进行优化。

Q5

TOC分析法可用于检测不溶于水的化合物吗？

       采用TOC分析法需要水性样品溶液。尽管如此，许多认为难以溶解甚至不溶的化合物都可以通过开发出合适的TOC方法来进行检测。对样品进行加热、搅拌或调节样品的pH值可以大大提高化合物的溶解度，以便采用合适的TOC分析法轻松进行检测。作为方法开发的一部分，必须通过运行线性回收率的操作，来证明这些化合物的合适回收率。

Q6

采用TOC分析法可检测哪些类型的洗涤剂或清洁剂？

       TOC分析法通常用于检测许多洗涤剂和清洁剂（包括酸性、碱性或氧化性基质）的痕量残留。可同时采用TOC分析法和电导率法来分析清洁剂的电导率和TOC，以更好地了解离子性的和有机性的清洁度。在苏伊士Sievers分析仪的应用实验室进行的一项研究中，使用Sievers TOC分析仪对CIP 100、CIP 200、碱性和中性清洁剂、杀菌剂以及季铵盐清洁剂进行了分析。所有这些分析提供了多个不同浓度的线性回收率，从而明确了TOC分析法适合于检测残留的清洁剂和去垢剂。

Q7

当采用TOC分析法进行清洁验证时，药品制造商可最快多长时间获取数据并对设备放行做出决策？

      这取决于如何进行分析。传统的“抓取”取样和实验室分析可能很耗时，并且需要几天才能放行设备。对于旁线取样分析，即采用便携式分析仪从工艺取样，可减少工作流程和实验室延迟，从而在数分钟内放行设备。对于采用Sievers TOC分析仪进行在线分析，即分析仪直接与工艺集成在一起，能够实时获得数据并实时放行设备。在标准模式下，每个样品分析本身需要几分钟的时间。如果工艺对分析有时间限制，或需要得到整个清洁过程的概况，可以使用Turbo模式更快地收集数据。在Turbo模式下，每4秒钟就给出一个数据点，从而大大提高了清洁验证程序的效率。

Q8

药品制造商采用TOC分析法进行清洁验证可以在哪些方面获得效率的ZD提升？

       TOC分析法允许制造商在清洁验证程序中采用过程分析技术（PAT）。采用旁线取样分析技术或在线分析技术进行清洁验证可大大提高监控程序的效率。采用PAT技术不仅可以实时提供数据和放行设备，而且可以大大降低取样、分析和人为错误调查所花费的时间。此外，TOC分析法还有助于优化清洁过程本身。采用TOC数据，由于在线清洁验证可以得到工艺概况，则可以降低水、清洁剂的用量，并节省时间。ZH，如在前面问题中所述，采用Turbo模式每4秒钟就可以获取一次数据，这对过程优化有极大的帮助。

在分析、实验室和过程监控应用中，拉曼光谱是一种备受推崇的方法，它有着众多优势，而实时过程理解只是使用拉曼光谱的益处之一，它使得用户及时校正并提高过程效率，本文将深入探讨为什么拉曼光谱是过程监控的理想组件？

什么是拉曼光谱技术？

拉曼光谱是一种非侵入性分析技术，用于获取有关分子的化学和结构组成的信息。这种方法的工作原理是将激光光源对准样本，样本会发生光的散射。以不同波长散射的光构成拉曼光谱，可用于验证样本的化学特性，甚至量化样本浓度。

拉曼光谱对过程监控有何益处？

使用过程监控有几大原因。当制造商进行操作时，必须进行监控以确保过程准确、安全、可靠，并生产出所需的产品。过程监控工具在用于识别错误、故障或潜在风险成为质量问题之前也是必不可少的。

Thermo Scientific™ Ramina™ 在线拉曼过程分析仪

拉曼光谱凭借其主要优势，多年来在制药业的许多应用中占据一席之地。使用基于拉曼的过程分析技术（PAT）进行过程监控，尤其是在线监测，可提供有助于改进过程并确保其安全性的关键优势。此外，研究人员可以立即得到任何损坏或错误的通知，使他们能够实时进行校正。

拉曼光谱不仅对分子的组成和结构极为敏感，而且还能准确表征样本。所有这些分析都无需任何制备工作或发生任何接触。

其他一些受益包括：

1 、易于设置：

节省额外安装成本的时间和费用

2、非破坏性：

无需损坏样本，降低污染风险

3、无需制备样本：

节省宝贵的时间以用于开发或生产

过程中的其他部分

4、连续性：

分析过程中无需停止或暂停

5、高效率：

提高对过程的理解和效率

6、环境适应力强：

适用于高温等恶劣环境

对于有效和准确的过程监控，选择合适的分析仪至关重要。正确的分析仪应能实现精确且及时的简单、非破坏性的实时测量。过程分析仪应消除对冗长的样本制备方法的需求，降低污染风险，并最 终帮助提升过程的速度和效率。

背景

调料和香料的存在是微妙的，但在我们日常生活中，是最常见的东西。与任何其他生产商一样，生产这些调料和香料的公司也面临着很多挑战，他们在确保盈利的同时，还要把保持质量和一致性作为首要任务。

当生产设施设计用于开发和混合多种产品、同时又使用一套通用的工艺容器和设备时，这一问题尤为突出。把原材料投入含有痕量残留物（来自前一生产批次）的加工容器可能会导致：

●改变产品的品质

●危害产品的安全性

受影响的批次将被拒绝放行或召回，导致生产力和利润出现巨大损失。因此，在生产批次之间，有必要彻底清洁设备，以防发生交叉污染，否则将会影响产品的安全性和质量。

因此，确认设备清洁度至关重要。有些生产商在设备原位清洁（CIP）循环的ZH阶段监测清洗水的pH值和电导率。尽管这种方法有助于发现存在的无机杂质，但有些污染物仍无法检出。这些生产商依赖于主观和近似性质的检测方法（如目视检查法或表面拭子法等）也很常见。

挑战

亚洲的烟草香料生产商通过手工拭子润湿表面、然后检测痕量的三磷酸腺苷（ATP，adenosine triphosphate）来执行该种清洁确认。ATP是能在所有活细胞中发现的一种化学物质，这种检测方法通常被用于检测细菌污染。但是，非活细胞也含有ATP，从而使得结果的可靠性和可重复性不并一致。

测得的ATP值并不能反映出设备中的残留物实际含量。在该设施中生产的调料化合物并不会促进细菌生长，因此，阴性ATP结果并不一定说明没有产品残留物。此外，评估拭子润湿的设备表面可能存在重新引入外部污染的风险。

为解决ATP检测方法存在的不足，生产商依赖于操作员使用其嗅觉感官来检查产品残留物。不幸的是，嗅觉敏感度是主观性的，而且检查结果无法定量，这使得生产商难以证实工艺的质量控制效果，尤其是在客户稽查过程中。

解决方案

为了找到清洁确认的监测解决方案，该生产商决定评估TOC分析结果。监测TOC能够快速而准确地检出调料和香料的残留物，因为这些产品是有机物，或具有有机组分。TOC分析还能捕获在CIP循环完成以后可能留存的、痕量的、含碳氢化合物的清洁剂，因此可全面反映出清洁有效性。

该生产商选择将苏伊士（SUEZ）公司生产的Sievers^® M9便携式TOC分析仪用于其评估（因为这是姐妹生产厂推荐的分析仪）。通过使用UV和qiang效氧化剂，Sievers M9 TOC分析很容易将样品彻底氧化。该分析仪还集成有du一无二的膜电导检测技术，可以使分析仪始终在2分钟内产生jing准读数，即使是在低至亚ppb浓度的TOC水平上。

通过建议在CIP循环的ZH清洗步骤中，从设备排水点采集样品，Sievers帮助该工厂建立了TOC监测规程。通过比较这些测定结果与清洗水进水点的初始TOC基线值，可很好地了解设备的清洁度。清洗水排水点的TOC值升高说明设备中存在残留的产品或清洁剂。此时，生产商可选择延长ZZ清洗步骤或重复CIP循环，直至达到要求的设备清洁度为止。

结论

在使用Sievers M9 TOC分析仪进行的数据采集期以后，该生产商确定，清洗水进水口的TOC是稳定的，大约为1ppm。如果CIP循环是有效的，则该值在清洗后将仍保存不变。如设备中存在任何产品残留，则TOC值将升高，在4-5ppm之间，可确定存在污染。该结果表明，TOC分析可提供：

●准确的产品残留检测结果——相比于传统的ATP检测方法

●比嗅觉检查法更可靠

●可定量的数据

●更好地了解工艺过程

除了更好地进行产品质量保证和控制以外，生产商也有兴趣通过使用TOC数据来优化现有的CIP规程，因为这可能会帮助他们节省成本。例如，用于生产易清洁型产品的设备可能需要更短的清洗时间或较少的清洁剂。Sievers M9便携式TOC分析仪的一大特点在于其可以用于旁线或在线监测。该功能特点可为生产商提供采集实时数据的灵活性，从而做出关键设备的放行决定。

Sievers M9 TOC分析仪的易安装性也给该客户留下了深刻印象，尤其是其不需要外部压缩空气来运行。他们发现该设备维护简单，每年只需要校准一次。该工厂已正式使用TOC分析，作为其质量控制规程的一部分。

总之，采用Sievers M9分析仪执行TOC分析为该调料生产商提供了可靠、可定量和全面的方法，可用于确认设备清洁度，以确保产品质量。TOC数据不仅可用于确认容器表面痕量产品残留物的去除，还可用于确认清洁剂的去除，并且优化CIP循环。

背景

调料和香料的存在是微妙的，但在我们日常生活中，是最常见的东西。与任何其他生产商一样，生产这些调料和香料的公司也面临着很多挑战，他们在确保盈利的同时，还要把保持质量和一致性作为首要任务。

当生产设施设计用于开发和混合多种产品、同时又使用一套通用的工艺容器和设备时，这一问题尤为突出。把原材料投入含有痕量残留物（来自前一生产批次）的加工容器可能会导致：

● 改变产品的品质

● 危害产品的安全性

受影响的批次将被拒绝放行或召回，导致生产力和利润出现巨大损失。因此，在生产批次之间，有必要彻底清洁设备，以防发生交叉污染，否则将会影响产品的安全性和质量。

因此，确认设备清洁度至关重要。有些生产商在设备原位清洁（CIP）循环的ZH阶段监测清洗水的pH值和电导率。尽管这种方法有助于发现存在的无机杂质，但有些污染物仍无法检出。这些生产商依赖于主观和近似性质的检测方法（如目视检查法或表面拭子法等）也很常见。

挑战

亚洲的烟草香料生产商通过手工拭子润湿表面、然后检测痕量的三磷酸腺苷（ATP，adenosine triphosphate）来执行该种清洁确认。ATP是能在所有活细胞中发现的一种化学物质，这种检测方法通常被用于检测细菌污染。但是，非活细胞也含有ATP，从而使得结果的可靠性和可重复性不并一致。

测得的ATP值并不能反映出设备中的残留物实际含量。在该设施中生产的调料化合物并不会促进细菌生长，因此，阴性ATP结果并不一定说明没有产品残留物。此外，评估拭子润湿的设备表面可能存在重新引入外部污染的风险。

为解决ATP检测方法存在的不足，生产商依赖于操作员使用其嗅觉感官来检查产品残留物。不幸的是，嗅觉敏感度是主观性的，而且检查结果无法定量，这使得生产商难以证实工艺的质量控制效果，尤其是在客户稽查过程中。

解决方案

为了找到清洁确认的监测解决方案，该生产商决定评估TOC分析结果。监测TOC能够快速而准确地检出调料和香料的残留物，因为这些产品是有机物，或具有有机组分。TOC分析还能捕获在CIP循环完成以后可能留存的、痕量的、含碳氢化合物的清洁剂，因此可全面反映出清洁有效性。

该生产商选择将苏伊士（SUEZ）公司生产的Sievers® M9便携式TOC分析仪用于其评估（因为这是姐妹生产厂推荐的分析仪）。通过使用UV和强xiao氧化剂，Sievers M9 TOC分析很容易将样品彻底氧化。该分析仪还集成有du一无二的膜电导检测技术，可以使分析仪始终在2分钟内产生JZ读数，即使是在低至亚ppb浓度的TOC水平上。

通过建议在CIP循环的ZH清洗步骤中，从设备排水点采集样品，Sievers帮助该工厂建立了TOC监测规程。通过比较这些测定结果与清洗水进水点的初始TOC基线值，可很好地了解设备的清洁度。清洗水排水点的TOC值升高说明设备中存在残留的产品或清洁剂。此时，生产商可选择延长ZZ清洗步骤或重复CIP循环，直至达到要求的设备清洁度为止。

结论

在使用Sievers M9 TOC分析仪进行的数据采集期以后，该生产商确定，清洗水进水口的TOC是稳定的，大约为1ppm。如果CIP循环是有效的，则该值在清洗后将仍保存不变。如设备中存在任何产品残留，则TOC值将升高，在4-5ppm之间，可确定存在污染。该结果表明，TOC分析可提供：

√ 准确的产品残留检测结果——相比于传统的ATP检测方法

√ 比嗅觉检查法更可靠

√ 可定量的数据

√ 更好地了解工艺过程

除了更好地进行产品质量保证和控制以外，生产商也有兴趣通过使用TOC数据来优化现有的CIP规程，因为这可能会帮助他们节省成本。例如，用于生产易清洁型产品的设备可能需要更短的清洗时间或较少的清洁剂。Sievers M9便携式TOC分析仪的一大特点在于其可以用于旁线或在线监测。该功能特点可为生产商提供采集实时数据的灵活性，从而做出关键设备的放行决定。

Sievers M9 TOC分析仪的易安装性也给该客户留下了深刻印象，尤其是其不需要外部压缩空气来运行。他们发现该设备维护简单，每年只需要校准一次。该工厂已正式使用TOC分析，作为其质量控制规程的一部分。

总之，采用Sievers M9分析仪执行TOC分析为该调料生产商提供了可靠、可定量和全面的方法，可用于确认设备清洁度，以确保产品质量。TOC数据不仅可用于确认容器表面痕量产品残留物的去除，还可用于确认清洁剂的去除，并且优化CIP循环。

总有机碳（TOC）分析通常比传统的需氧量方法（如BOD和COD）更受青睐，因为它可以直接测量有机物，没有众所周知的干扰，不使用危险的化学品，并且在10分钟内即可获得检测结果。

BOD/COD  VS.  TOC

与BOD或COD相比，TOC分析有以下优点：

   快速获得检测结果，不使用危险的化学品

   可立即进行过程控制

   结果精确

   没有众所周知的干扰

   使用简便

直接测量有机污染物

有机物监测技术对比

使用苏伊士Sievers^® InnovOx TOC分析仪

使用TOC进行过程控制的理由

01  跟踪水质变化以保护设备资产

02  监控和调整化学加药剂量以最小化成本

03  通过实时有机负荷监测，控制食物与微生物（F:M）的比例

04  通过适当的预处理防止膜结垢

05  确认活性炭床的有机物去除效率

06  验证有机排放物质量，并符合环境法规（BOD/COD）

你知道吗？

一旦确定了相关性，Sievers InnovOx TOC分析仪就可以直接报告BOD或COD，无需计算！

//Sievers InnovOx TOC分析仪的其他优点：

● 实验室和在线两种型号

● 获得实时过程数据

● 宽广的TOC动态范围：50 ppb至50,000 ppm

● 准确的结果

ZL的超临界水氧化（SCWO）技术是高盐样品的理想选择。由于无机盐在超临界条件下不溶，因此不会干扰氧化反应。

简介和挑战 

       一家总部位于瑞士的工业公司为一处化工园区提供 服务，服务范围包括残渣处理、电力生产和分配、 环境保护和废物处理、设备维护、维修和工程自动化。该化工园区上驻有不同领域的化学品制造商， 其生产效率不同，需要的处理也不同，因此为他们提供服务颇具挑战性。 按照法规要求，处理好废水以保护土壤、地下水、 地表水不被污染，是一项具有挑战性的工作。当公用设施和化工工艺的冷却水被收集到ZX地点时， 操作人员必须作出以下决定：可以直接将该冷却水 送进河里吗？需要污水处理厂对其进行处理吗？操作人员需要依靠实时监测工具来做出正确判断 ¹。

各种监测工具 

废水排放许可常使用以下参数： 

• 化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand） 

- 需要使用危险化学品，测量需时2小时；或者 

• 生化需氧量BOD（Biochemical Oxygen Demand） 

- 测量需时5天。 

       TOC监测通过测量所有有机碳化合物的总量，方便而快速（小于10分钟）地分析整体有机物含量和有 机物去除率。

图 1：三台 Sievers*在线型 M9 TOC 分析仪监测流 出的混合冷却水

       TOC监测无需使用有毒化学品，能够提供快速响应 时间，能够捕获所有有机碳化合物，因而成为shou选的有机物监测方法。许多工厂开始采用TOC监测作为Z佳可行技术（Best Available Technology， BAT），来持续监测要排放到环境水域中的废水。 TOC监测是经济和环保的技术方法，能定量捕获大量的、增长的有机污染物群^2,3。 

       工厂有时采用UV-254来测算有机物含量。虽然UV-254 探头和显示器价格便宜，但探头只能识别到含 有254nm波长生色团的化合物，漏掉了其它包括简单平链有机分子在内的多种化合物。此外，在 254nm 波长处存在干扰，包括浊度、硝酸盐、铁化合物等干扰。由于该化工园区收集的有机化合物种类繁多且变化无常，快速有效地测量所有碳化合物含量就变得至关重要。TOC 分析是唯yi可行的方法。

采用TOC分析的解决方案 

       使用三台Sievers*在线型M9 TOC分析仪来分析化工园区所有公司排出的混合冷却水（见图1）。为符 合化工园区的排放法规，测量数据的充分性和可靠性Z为重要。如果未来混合冷却水的TOC 变化很大， 操作人员可以使用一台仪器专门查找污染源，更有效地排除污染。 

       有时收集到的水流中含有泥沙、粘土、污垢、高硬 度或高浊度物质，较难精确测量出有机物含量。但 配有原水取样器（Raw Water Sampler）的 M9 分析仪就可以防止大颗粒物质干扰 TOC 测量。TOC 是 指溶解的、胶状的、悬浮的颗粒物，不包括可沉淀 固体、无机沉淀物、有机物颗粒 ⁴。用简单的过滤 方法去除可见颗粒，就可以排除固体对水中有机化 合物测量的干扰。Sievers 原水取样器采用创新设 计， 利用重力和层流来去除 TOC 分析仪中的污染 物，从而能够直接从大颗粒和高浊度的水中取样。

结论 

       对于现场负责排放冷却水的公用设施，需要快速决定是将水直接排入环境中还是送去处理。但水流的 成分变化无常，取决于生产化学品的厂家。操作人员用三台TOC分析仪实时监测总有机碳（TOC）， 可以得到可靠的、足够的、完整的有机物含量数据， 以快速做出决策，确保符合法规。

参考资料 

1.http://lb.kompass.com/c/cimo-compagnieindustrielle-de-monthey-sa/ch119795/  

2. Best Available Techniques (BAT) Reference  Docu-ment for Common Waste water and Waste  Gas Treatment/Management Systems in the  Chemical Sector. 化学工业常见废水和废气处理/管 理系统的Z佳可行技术参考文件 http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/C WW_Fi-nal_Draft_07_2014.pdf  

3. JRC Reference Report on Monitoring of  emissions from IED-installations. JRC关于监测IED  装置排放的参考报告 http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/ROM_FD_102013_online.pdf  

4. EPA Method 415.3. Determination of Total  Organic Carbon and Specific UV Absorbance at 254  nm in Source Water and Drinking Water. EPA 方法 415.3 源水和饮用水中总有机碳和254 nm 处紫外吸 光度的测定 http://www.epa.gov/microbes/m_415_3Rev1_1.pdf

简介和挑战 

一家总部位于瑞士的工业公司为一处化工园区提供 服务，服务范围包括残渣处理、电力生产和分配、 环境保护和废物处理、设备维护、维修和工程自动 化。该化工园区上驻有不同领域的化学品制造商， 其生产效率不同，需要的处理也不同，因此为他们 提供服务颇具挑战性。 

按照法规要求，处理好废水以保护土壤、地下水、 地表水不被污染，是一项具有挑战性的工作。当公 用设施和化工工艺的冷却水被收集到ZX地点时， 操作人员必须作出以下决定：可以直接将该冷却水 送进河里吗？需要污水处理厂对其进行处理吗？操 作人员需要依靠实时监测工具来做出正确判断 1。 

各种监测工具 

废水排放许可常使用以下参数： 

• 化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand） 

- 需要使用危险化学品，测量需时2小时； 

• 生化需氧量BOD（Biochemical Oxygen Demand）

  - 测量需时5天。 

TOC监测通过测量所有有机碳化合物的总量，方便 而快速（小于10分钟）地分析整体有机物含量和有 机物去除率。

图 1：三台 Sievers*在线型 M9 TOC 分析仪监测流 出的混合冷却水

TOC监测无需使用有毒化学品，能够提供快速响应 时间，能够捕获所有有机碳化合物，因而成为首 选 的有机物监测方法。许多工厂开始采用TOC监测作为Z佳可行技术（Best Available Technology， BAT），来持续监测要排放到环境水域中的废水。 TOC监测是经济和环保的技术方法，能定量捕获大量的、增长的有机污染物群2,3。

工厂有时采用UV-254来测算有机物含量。虽然UV- 254 探头和显示器价格便宜，但探头只能识别到含 有254nm波长生色团的化合物，漏掉了其它包括简 单平链有机分子在内的多种化合物。此外，在 254nm 波长处存在干扰，包括浊度、硝酸盐、铁化 合物等干扰。由于该化工园区收集的有机化合物种 类繁多且变化无常，快速有效地测量所有碳化合物 含量就变得至关重要。TOC 分析是唯 一可行的方法。

采用TOC分析的解决方案

使用三台Sievers*在线型M9 TOC分析仪来分析化工 园区所有公司排出的混合冷却水（见图1）。为符 合化工园区的排放法规，测量数据的充分性和可靠 性Z为重要。如果未来混合冷却水的TOC 变化很大， 操作人员可以使用一台仪器专门查找污染源，更有 效地排除污染。 

有时收集到的水流中含有泥沙、粘土、污垢、高硬 度或高浊度物质，较难精确测量出有机物含量。但 配有原水取样器（Raw Water Sampler）的 M9 分 析仪就可以防止大颗粒物质干扰 TOC 测量。TOC 是 指溶解的、胶状的、悬浮的颗粒物，不包括可沉淀 固体、无机沉淀物、有机物颗粒 4。用简单的过滤 方法去除可见颗粒，就可以排除固体对水中有机化 合物测量的干扰。Sievers 原水取样器采用创新设 计， 利用重力和层流来去除 TOC 分析仪中的污染 物，从而能够直接从大颗粒和高浊度的水中取样。

结论 

对于现场负责排放冷却水的公用设施，需要快速决 定是将水直接排入环境中还是送去处理。但水流的 成分变化无常，取决于生产化学品的厂家。操作人 员用三台TOC分析仪实时监测总有机碳（TOC）， 可以得到可靠的、足够的、完整的有机物含量数据， 以快速做出决策，确保符合法规。

参考资料

1.http://lb.kompass.com/c/cimo-compagnieindustrielle-de-monthey-sa/ch119795/  

2. Best Available Techniques (BAT) Reference  Docu-ment for Common Waste water and Waste  Gas Treatment/Management Systems in the  Chemical Sector. 化学工业常见废水和废气处理/管 理系统的Z 佳可行技术参考文件 http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/C WW_Fi-nal_Draft_07_2014.pdf  

3. JRC Reference Report on Monitoring of  emissions from IED-installations. JRC关于监测IED  装置排放的参考报告 http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/ROM_FD_102013_online.pdf  

4. EPA Method 415.3. Determination of Total  Organic Carbon and Specific UV Absorbance at 254  nm in Source Water and Drinking Water. EPA 方法 415.3 源水和饮用水中总有机碳和254 nm 处紫外吸 光度的测定 http://www.epa.gov/microbes/m_415_3Rev1_1.pdf

作为分析仪器制造厂商，客户往往希望我们针对其TOC分析仪的质量控制和验证问题给予指导。

本文提供与校准、确效、系统适用性以及实验室对照样品相关的多个热点领域的知识。内容源自我们低含量的TOC检测经验，以及Greenberg等人的《水和废水检验的标准方法》，第18版（美国公共卫生协会，Washington D.C，1992）和Taylor编著的《化学测量质量保证》（Lewis Publishers，Chelsea，MI，1987）等行业标准参考资料。

校准基础

苏伊士Sievers® M9/900系列TOC分析仪提供众多的校准和确效选项，因此对某些客户来说，可能难以选择适合应用的正确方式。以下是一些简单提示：

01 单点校准时，务必选择高于水样TOC范围的校准标准

务必确保您的ZG校准标准大于您水样中的TOC含量。这样可以确保您的样品处于该仪器所示的线性范围内。对于未知样品范围宽的用户，Sievers M9/900还可使用1 mg C/L和50 mg C/L之间设置的五点校准组合进行校准。

02 定期使用线性范围内的一个或多个标准品确效校准

优良实验室规范（GLP）建议在感兴趣的范围内确效。本文中将会有更多这方面的详细信息。

03 不要使用实验室对照标准品，使用单独配制的校准标准品

此独立确效概念十分重要，是对仪器中任何重大偏差的相互校验。例如，许多客户使用KHP标准品进行校准，而使用单独的蔗糖标准品确效性能。Sievers分析仪提供多种用于校准、确效和实验室控制的标准品，以满足此需求。

校准准确度与校准偏差

校准是所有仪器系统的基础步骤。其目的是使检测过程中的偏差最小化。优良实验室规范（GLP）要求有确效步骤，以确认在校准过程中没有引入偏差。校准确效具有两个明显的功能：1）测量校准步骤的准确度；或2）指示校准偏差。

在有效校准之后即刻进行准确度确效，以提供校准曲线准确度的简单度量。用于确效准确度的标准品，不应使用校准用标准品，应单独配制，或使用不同的化合物。这种情况下，确效标准品起到完全独立的校准对照标准品的作用。与之不同，如果在迟些时候（例如校准后六个月）进行确效，其主要目的是提供校准偏差的指示。用于确效校准偏差的标准品应该与校准时使用的标准品浓度相同。

使用苏伊士Sievers® M9/900系列的客户具有实行确效方案的选项，以匹配上述任意一种或两种情况。Sievers M9/900系列TOC校准品使用范围从1至50 mg C/L的NIST可追踪KHP进行制备。对应的确效标准品使用范围从0.5 mg C/L至50 mg C/L的NIST蔗糖进行制备。我们的许多分析纯化水（PW）或注射用水（WFI）的客户选择以1 mg C/L进行校准，而以0.5 mg C/L确效准确度。这种方案使得客户在感兴趣的范围以上进行校准，并在兴趣点确效准确度。如果校准偏差的指示超出容许差，这种情况我们建议在1 mg C/L进行确效。

测试系统适用性的周期是多久？

要生成有效的分析数据，所要求的不仅仅是一台高质量仪器。实际上，它需要一个控制良好的分析系统，包括以下所有四个因素：

✔ 称职并受过很好培训的人员

✔ 遵循标准操作步骤（SOP）

✔ 有效并维护良好的仪器

✔ 可追踪的参考材料

ZX的USP <643>章和EP <2.2.44>方法中的TOC法规要求各TOC分析仪按照制造厂商的建议校准，并且定期证明各分析仪的适用性。但USP和EP法规没有解释系统适用性测试（SST）的进行周期。答案涉及两个基本又对立的思考：

✔ 系统超出容许差的相关风险

✔ 证明系统在容许差之内的成本

应该对这两方面考虑的多个构成因素进行评估，因为它们适用于您自己的设备。

? SST不合格相关的风险是什么？不合格对设备有什么影响？

? 进行分析的人员经验水平如何？操作人员是否有足够的技术并受过充分的培训，以延长SST之间的周期？

? 分析系统是否始终如一地通过测试？分析系统在延长的时间周期内是否稳定可靠？

? 是否有可遵循的行业趋势或公司指南？审计员是否接受与规范不同的计划？

? 进行SST的成本是多少？

如何进行系统适用性检测？

通过检测三种溶液确定TOC分析仪的适用性： 空白溶液（Rw）、0.5 mg C/L蔗糖（Rs）以及0.5 mg C/L的1,4-苯醌。响应效率（RE）按以下计算：

RE = 100[(Rss-Rw)/(Rs-Rw)]

如果85%<RE<115%，则确定该分析仪适用。当TOC分析仪DY次安装时，我们建议经常进行SST，以记录整个分析系统的性能（即人员、工艺、仪器和标准品）。许多客户选择在半年或更长的时间内每日或每周进行SST。经常根据实际数据，使用控制图表，以确立平均性能、警告限值和控制限值。在初始评估期之后的某些时候，管理人员可对采集的数据进行评测，然后对以后的SST选择适当的频度。这种方法可以使您对所做出的决定充满信心，并在进行周期性SST的成本和出现容许差之外的风险之间保持良好的平衡。

实验室对照标准品的重要性

实验室对照标准品（LCS）是显示分析系统处于控制的常用方法，对于诸如制药和市政饮用水等高度管控的行业尤其如此。LCS通常使用每批样品进行分析。对照标准品的浓度范围应与实际样品一致或位于感兴趣的特定范围内（如WFI测试为0.5 mg C/L）。

zui好使用外部供应商提供的经认证的NIST可追溯标准品，因为他们会提供最严格的手段来评测分析系统。如果内部制备的标准品用于日常的质量控制，我们建议周期性使用外供的经认证的标准品用于确效。例如，某些客户选择自己制备溶液作为日常检查标准品，但依靠苏伊士Sievers分析仪提供的经认证的标准品进行每周的系统适用性检测。当预算有限时，类似这种双级方法是很好的平衡。

       作为分析仪器制造商，客户往往希望我们针对其 TOC分析仪的质量控制和验证问题予以指导。本文提供与校准、确效、系统适用性以及实验室对照样品相关的多个兴趣领域的知识。内容源自我们低含量的TOC测量经验，以及诸如Greenberg等人的 《水和废水检验的标准方法》，第18版（美国公共 卫生协会，Washington D.C，1992）和Taylor编著的《化学测量质量保证》（Lewis Publishers， Chelsea，MI，1987）等行业标准参考资料。

校准基础 

       Sievers* 900系列TOC分析仪提供众多的校准和确 效选项，因此对某些客户来说，可能难于选择适合 应用的正确方式。以下是一些简单的提示：

1． 单点校准时，务必选择高于水样 TOC范围的校 准标准。 

       务必确保您的Z 高校准标准大于您水样中的 TOC含量。这样您可确保您的样品处于该仪器所示的线性范围内。对于未知样品范围宽的用 户，Sievers 900还可使用1 mg C/L和50 mg C/L 之间设置的五点校准组合进行校准。

2． 定期使用线性范围内的一个或多个标准样确效 校准。 

       优良实验室规范（GLP）建议在感兴趣的范围 内确效。此篇应用文献中将会有更多这方面的详细信息。

3． 不要使用实验室对照标准样，使用单独配制的 校准标准样。 

       此独立确效概念是用于显示您的仪器中任何重大偏差的重要相互校验。例如，许多客户使用 KHP标样进行校准，而使用单独的蔗糖标准确效性能。Sievers分析仪提供多种用于校准、确 效和实验室控制的标准溶液，以满足此需求。

校准准确度与校准偏差 

       校准是所有仪器系统的基础步骤。其目的是使测量过程中的偏差Z小化。优良实验室规范（GLP）要 求确效步骤以确认在校准过程中没有引入偏差。校准确效具有两个明显的功能：1）测量校准步骤的 准确度；或 2）指示校准偏差。 

       在有效校准之后即刻进行准确度确效，以提供校准 曲线准确度的简单度量。用于确效准确度的标样， 不应使用校准用标样，应单独配制，或使用不同的化合物。这种情况下，确效标样起到完全独立的校 准对照标样的作用。与之不同，如果在迟些时候 （例如校准后六个月）进行确效，其主要目的是提供校准偏差的指示。用于确效校准偏差的标样应该与校准时使用的标样浓度相同。 

       使用 Sievers 900 系列的客户具有实行确效方案的选项，以匹配上述任意一种或两种情况。Sievers  900 系列 TOC 校准标样使用范围从 1 至 50 mg C/L 的 NIST 可追踪 KHP 进行制备。对应的确效标样使 用范围从 0.5 mg C/L 至 50 mg C/L 的 NIST 蔗糖进 行制备。我们的许多分析纯化水（PW）或注射用 水（WFI）的客户选择以 1 mg C/L 进行校准，而以 0.5 mg C/L 确效准确度。这种方案使得客户在感兴 趣的范围以上进行校准，并在兴趣点确效准确度。 如果校准偏差的指示超出容许差，这种情况我们建议在 1 mg C/L 进行确效。

测试系统适用性的周期是多久？ 

       要生成有效的分析数据，所要求的不仅仅是一台高 质量仪器。实际上，它需要一个控制良好的测量系 统，其包括以下所有四个因素： 

• 称职并受过很好培训的人员 

• 遵循标准操作步骤（SOP） 

• 有效并维护良好的仪器 

• 可追踪的参考材料

       Z 新的USP <643>章和EP <2.2.44>方法中的TOC法规要求各TOC分析仪按照制造厂商的建议校准，并且定期证明各分析仪的适用性。但USP和EP法规没 有解释系统适用性测试（SST）的进行周期。答案 涉及两个基本又对立的考虑： 

• 系统超出容许差的相关风险 

• 证明系统在容许差之内的成本 

应该对这两方面考虑的多个构成因素进行评估，因为它们适用于您自己的设备。 

1.SST不合格相关的风险是什么？ 不合格对设备有什么影响？ 

2.进行测量人员的经验水平如何？ 操作人员是否 有足够的技术并受过充分的培训，以延长SST之 间的周期？ 

3.测量系统是否始终如一地通过测试？ 测量系统 在延长的时间周期内是否稳定可靠？ 

4.是否有可遵循的行业趋势或公司指南？审计员是 否接受与规范不同的计划？

5.进行SST的成本是多少？

如何测试系统适用性？ 

       通过测试三种溶液确定TOC分析仪的适用性： 空白 溶液（Rw）、0.5 mg C/L蔗糖（Rs）以及0.5 mg  C/L的1,4-苯醌。响应效率（RE）按以下计算：

RE = 100[(Rss-Rw)/(Rs-Rw)]

       如果85%<RE<115%，则确定该分析仪适用。当 TOC分析仪第 一次安装时，我们建议经常进行SST， 以记录整个测量系统的性能（即人员、工艺、仪器 和标样）。许多客户选择在半年或更长的时间内每 日或每周进行SST。经常根据实际数据，使用控制 图表，以确立平均性能、警告限值和控制限值。在 初始评估期之后的某些时候，管理人员可对采集的 数据进行评测，然后对以后的SST选择适当的频度。 这种方法可以有信心，即所做出的决定，在进行周 期性SST的成本和出现容许差之外的风险之间保持 良好的平衡。

实验室对照标样的重要性

       实验室对照标样（LCS）是显示测量系统处于控制的常用方法，对于诸如医药和民用饮用水等高度控 制的行业尤其如此。LCS通常使用每批样品进行分 析。对照标样的浓度范围应与实际样品一致或位于 感兴趣的特定范围内（如WFI测试为0.5 mg C/L）。 

       Z 好使用外部供应商提供的经认证的NIST可追溯标 样，因为他们会提供Z严格的手段来评测测量系统。 如果内部制备的标样用于日常的质量控制，我们建 议周期性使用外供的经认证的参考材料用于确效。 例如，某些客户选择制备自己的溶液作为日常检查 标样，但依靠Sievers提供认证的参考材料进行每周 的系统适用性测试。当预算有限时，类似这种双级 方法是很好的平衡。

挑战 

很多工艺使用无机酸作为重要原料。在确定特定应用的 适用性时，尤其是在确定该应用对工艺和产品的影响时， 准确评估酸的质量是至关重要的。 

酸中的可溶性杂质会影响生产工艺和产品质量。过量的有机污染物带来以下问题：

- 生产工艺效率低下 

- 产品被污染 

- 生产批次不合格 

- 工艺和产品偏差

化工行业都需要确定和控制无机酸的质量。这些行业包 括：原料药物（ API ， Active Pharmaceutical  Ingredient）、化肥、半导体加工、化学衍生物。酸用 于离子交换树脂再生，也可以是产品配方的原料。

在半导体行业中，硫酸用于晶圆蚀刻工艺。酸的纯度和 洁净度对生产至关重要，这就要求硫酸供应商对产品批 次进行污染控制，以满足工艺要求。很多行业在电镀工 艺中使用硫酸铜。为了提高化学品的性能，生产商添加 有机基体的匀染剂和增白剂。了解添加剂的用量及其潜 在的分解物，有助于控制产品质量和工艺。

解决方案

由于有机污染物的种类繁多，用总有机碳（TOC，Total  Organic Carbon）作为评估酸质量的参数不失为测量样 品杂质的有效方法。但是，分析仪器必须具有酸基体的 化学耐受性，并能在低 pH 值下有效氧化有机碳，这样才能得到正确的测量结果。

Sievers InnovOx ES 实验室型 TOC 分析仪采用超临界水 氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技术来 测量酸溶液中的 TOC 的 ppm 和 ppb 含量。事实证明，SCWO 技术能够对磷酸、盐酸、硝酸、硫酸进行精 准 的 TOC 定量分析。

技术

Sievers InnovOx 实验室型分析仪采用 SCWO 技术， 将有机碳分子氧化成CO2，然后用非分散红外 （NDIR，Non-dispersive Infrared）检测技术进行精 确定量。在使用 SCWO 技术时，先在水的临界点以上 对样品进行加热和加压。在一定条件下（375˚C 和 220 巴），水成为超临界流体，水中的有机物高度可 溶，而无机盐不溶。这就提高了氧化效率，能够精确 测量腐蚀性和复杂基质中的 TOC，甚至浓酸中的 TOC。

硫酸中含有来自其自身生产过程的各种杂质，包括有 机污染物。这些污染物即使含量极低，也会给要求使 用高纯度原料的工艺带来风险，尤其是给半导体和电 化学沉积工艺带来风险。因此，为了优化工艺操作、 提供产量，必须对酸的质量进行定量分析。

硫酸（H2SO4）

在测试中，向 H2SO4 中加入不同浓度的邻苯二甲酸氢 钾（KHP），以此来评估 Sievers InnovOx 实验室型 分析仪的分析硫酸中 TOC 的能力。将 96%浓度的 ACS 级硫酸稀释到 24%，然后分别加入 0.2、0.5 和 2  ppm TOC 的 KHP，进而证明了分析仪的分析能力。

分析在 0 - 100 ppm 范围内进行，由于样品的 pH 值 适用于 TOC 分析，故无需使用酸剂。10%过硫酸钠氧 化剂足以分析此范围的 TOC。

表 1 中的分析数据包括加标浓度、测自空白 24%硫酸 溶液的 TOC、实测 TOC、以及回收 TOC 的含量和百分比。回收的 TOC 值等于实测 TOC 减去空白 TOC。

表中的数据证明了分析仪能够定量分析浓酸溶液中的 低浓度 TOC。当 TOC 从 2 ppm 降至 0.2 ppm 时，回收率百分比就会从 偏离，这主要是因为加标浓度（200 ppb）接近空白浓度（180 ppb）。在这种低浓 度下，空白浓度或仪器基线的波动会导致结果的波动。

表 1：在 24% H2SO4中的 TOC 分析

第二项测试分析了各种浓度硫酸的 TOC 回收率。将 1  ppm TOC 的 KHP 分别加到 1、5、10 和 24%的 H2SO4中， 测量数据如表 2 所示。回收的 TOC 值等于实测 TOC 减 去空白 TOC。

表 2：1 - 24% H2SO4的 KHP 回收率

5 - 24% H2SO4的 1 ppm TOC 回收率非常好， 但 1%  H2SO4的 TOC 回收率就偏离了 45%。 当 TOC 浓度接近 空白 TOC 浓度时，空白测量值的波动会显著影响到计 算的 TOC 结果。

测试还评估了 Sievers InnovOx 实验室型分析仪分析 24% ACS 级硫酸中 0.1 - 0.5 ppm 范围 TOC 的能力。分 别将 100、200、300 ppb KHP 加到 ACS 级硫酸中，测 量结果如表 3 所示。

表 3：24% H2SO4的低于 500 ppb 的 KHP 回收率

测量结果显示了预期的增长趋势。100 ppb 加标显示 了 50 ppb 的增长，200 ppb 加标显示了 120 ppb 的增 长，300 ppb 加标显示了 230 ppb 的增长。显然，分 析仪能够检测出 410 ppb 基线上的 50 ppb 的增长， 这表明分析仪的灵敏度完全适用于分析如此低的浓度。 对硫酸进行高灵敏度分析的限制因素是基体中的基线 TOC。同任何其它分析一样，基线值附近的结果容易 变化。人们都知道，H2SO4的纯度低于同样浓度的其 它无机酸（如 HCl、HNO3等）的纯度，因此不难预料， 纯品 H2SO4中含有一定量的有机杂质。

结论 

Sievers InnovOx 实验室型分析仪能够精 准地测量出浓度Z 高为 24%的硫酸中的 TOC。 Z 高 2 ppm KHP 的 实测回收率具有出色的精确性和准确性。空白测量值 的大小和稳定性是对 H2SO4进行高灵敏度 TOC 分析的 限制因素。分析仪的灵敏度（检测限 LOD = 水中的 50 ppb）足以区分 100、200 和 300 ppb TOC。分析仪 在整个测试过程中表现出极 佳的耐用性，且能耐受 H2SO4基质，无降解迹象。

挑战 

       过氧化氢（H₂O₂）是许多行业在生产工艺中广泛使用的 重要化学品。许多应用（例如半导体制造）都需要使用高纯度、低污染的 H₂O₂溶液。有效地测量 H₂O₂溶液中的 杂质浓度（特别是有机碳浓度），是确定过 H₂O₂溶液在工艺中的适用性以及 H₂O₂溶液对工艺和产品的影响的关键。 

       H₂O₂ 溶液中的可溶性有机杂质会对半导体工艺和半导体产品造成影响。由于基体产生化学反应，因此分析 H₂O₂ 溶液中的有机物含量极为困难。此外，H₂O₂ 溶液中的有 机化合物很稳定，即使在高反应条件下也难以被完全氧 化。要想对 H₂O₂溶液进行准确而稳健的总有机碳分析， 就需要一种能够有效氧化稳定的有机化合物的仪器和方法。 

解决方案

       TOC 分析被广泛用来评估在半导体工艺中使用的高纯度化学品的质量。但分析仪器必须对易反应的基体具有化学耐受性，并在低 pH 值下能够有效氧化有机碳，以获得有效结果。 

       Sievers InnovOx ES 实验室型 TOC 分析仪采用超临界水 氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技术， 能够有效氧化基体中的难以分析的不稳定有机化合物， 从而测量出 TOC 的 ppm 和 ppb 浓度。我们已经用磷酸、盐酸、硝酸、硫酸等酸剂成功完成了 TOC 定量测量。

技术 

        Sievers InnovOx TOC 分析仪采用超临界水氧化技术， 将有机碳分子氧化为 CO₂，然后用非色散红外（NDIR， Non-Dispersive Infrared）检测技术进行精确定量。 在 超临界水氧化过程中，样品被加热、加压，直到水的临 界点以上。在此条件下（375˚C 和 220 巴），水成为超 临界流体，水中的有机物高度可溶，而无机盐不可溶。 此条件提高了氧化效率，从而能够测量出反应性基体或 复杂基体中的 TOC。

过氧化氢 (H₂O₂)  

       我们用 30％H₂O₂ 溶液中的加标咖啡 因的浓度来评估 Sievers InnovOx ES 实验室型分析仪分析 H₂O₂溶液中 TOC 的能力。我们分析了加标样品，并将实际 TOC 结果与预期值进行比较，从而证明了此评估方法的可行性。 

       我们在两个范围（0 - 5000 ppm 和 0 - 20000 ppm） 内进行分析，证明了分析仪在宽广的 TOC 范围内具有适用性 。我们还确定了酸剂 （ HCl ） 和氧化剂 （(NH₄)₂S₂O₈）的Z佳设置，以得到Z准确和Z精确的测量结果。 

       表 1 中的分析数据包括加标浓度、从加标的 30％H₂O₂ 样品中测得的 TOC、TOC 百分比回收率。用实测 TOC 值除以加标值来计算回收的 TOC 值。 分析数据显示，分析仪能够对不同浓度的 H₂O₂ 溶液进 行 TOC 定量测量。为了减少在氧化环境中损失咖啡 因，我们在加标后 3 小时内完成分析。

表 1：对 30％ H₂O₂（0 - 5000 ppm 范围）进行 TOC 分析

       第二项测试评估了在一系列氧化剂设置下的 TOC 回收率的优化情况。向 30％H₂O₂溶液中加入 500 ppm 咖啡 因， 然后在 0 - 20000 ppm 范围内进行分析。测量数据如表 2 所示。用实测 TOC 值除以加标值来计算回收的 TOC 值。

表 2：对 30％ H₂O₂（0 - 20000 ppm 范围）进行 TOC 分析

       在各种氧化剂设置下，500 ppm TOC 的回收率都非常 好。 相对标准偏差（RSD）表明，分析范围的测量精确 度符合标准。用 5％到 10％范围的氧化剂设置，得出了 Z佳结果。 

结论 

    Sievers InnovOx ES 实验室型分析仪能够准确地、精确 地测量 30％的浓缩 H₂O₂溶液中的各种 TOC 浓度。测量 的精确度和准确度很高，咖啡 因回收率可达 500 ppm。 在整个测量过程中，分析仪器表现出极 佳的稳定性，并 且耐受 H₂O₂基体，在规定的维护周期内没有发生降解。 

建议 

       表 3 是建议的 H₂O₂分析参数。使用对各个 TOC 浓度范围建议的参数组，就能得到Z准确和Z精确的测量数据。

表 3：对 30％ H₂O₂的建议的 TOC 分析参数

       挑战 

       过氧化氢（H₂O₂）是许多行业在生产工艺中广泛使用的重要化学品。许多应用（例如半导体制造）都需要使用高纯度、低污染的 H₂O₂溶液。有效地测量 H₂O₂溶液中的杂质浓度（特别是有机碳浓度），是确定过 H₂O₂溶液在工艺中的适用性以及 H₂O₂溶液对工艺和产品的影响的关键。 

       H₂O₂ 溶液中的可溶性有机杂质会对半导体工艺和半导体产品造成影响。由于基体产生化学反应，因此分析 H₂O₂ 溶液中的有机物含量极为困难。此外，H₂O₂ 溶液中的有机化合物很稳定，即使在高反应条件下也难以被完全氧化。要想对 H₂O₂溶液进行准确而稳健的总有机碳分析， 就需要一种能够有效氧化稳定的有机化合物的仪器和方法。

       解决方案 

       TOC 分析被广泛用来评估在半导体工艺中使用的高纯度化学品的质量。但分析仪器必须对易反应的基体具有化 学耐受性，并在低 pH 值下能够有效氧化有机碳，以获 得有效结果。 Sievers InnovOx ES 实验室型 TOC 分析仪采用超临界水氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技术， 能够有效氧化基体中的难以分析的不稳定有机化合物， 从而测量出TOC的ppm和ppb浓度。我们已经用磷酸、盐酸、硝酸、硫酸等酸剂成功完成了 TOC 定量测量。

       技术  

       Sievers InnovOx TOC 分析仪采用超临界水氧化技术， 将有机碳分子氧化为 CO₂，然后用非色散红外（NDIR， Non-Dispersive Infrared）检测技术进行精确定量。 在超临界水氧化过程中，样品被加热、加压，直到水的临界点以上。在此条件下（375˚C 和 220 巴），水成为超临界流体，水中的有机物高度可溶，而无机盐不可溶。 此条件提高了氧化效率，从而能够测量出反应性基体或复杂基体中的 TOC。

       过氧化氢 (H₂O₂)  

       我们用 30％H₂O₂ 溶液中的加标咖啡 因的浓度来评估 Sievers InnovOx ES 实验室型分析仪分析 H₂O₂溶液中 TOC 的能力。我们分析了加标样品，并将实际 TOC 结果与预期值进行比较，从而证明了此评估方法的可行性。 

       我们在两个范围（0 - 5000 ppm 和 0 - 20000 ppm）内 进行分析，证明了分析仪在宽广的 TOC 范围内具有适用性 。 我们还确定了酸剂（ HCl ） 和氧化剂（(NH₄)₂S₂O₈）的Z佳设置，以得到Z准确和Z精确的测量结果。

       表 1 中的分析数据包括加标浓度、从加标的 30％H₂O₂ 样品中测得的 TOC、TOC 百分比回收率。用实测 TOC 值除以加标值来计算回收的 TOC 值。 

       分析数据显示，分析仪能够对不同浓度的 H₂O₂ 溶液进行 TOC 定量测量。为了减少在氧化环境中损失咖啡 因，我们在加标后 3 小时内完成分析。

表 1：对 30％ H₂O₂（0 - 5000 ppm 范围）进行 TOC 分析

      第二项测试评估了在一系列氧化剂设置下的 TOC 回收率的优化情况。向 30％H₂O₂溶液中加入 500 ppm 咖啡 因， 然后在 0 - 20000 ppm 范围内进行分析。测量数据如表 2 所示。用实测 TOC 值除以加标值来计算回收的 TOC 值。

表 2：对 30％ H₂O₂（0 - 20000 ppm 范围）进行 TOC 分析

       在各种氧化剂设置下，500 ppm TOC 的回收率都非常好。相对标准偏差（RSD）表明，分析范围的测量精确度符合标准。用 5％到 10％范围的氧化剂设置，得出了Z佳结果。

       结论 

       Sievers InnovOx ES 实验室型分析仪能够准确地、精确 地测量 30％的浓缩 H₂O₂溶液中的各种 TOC 浓度。测量的精确度和准确度很高，咖啡 因回收率可达 500 ppm。 在整个测量过程中，分析仪器表现出极 佳的稳定性，并 且耐受 H₂O₂基体，在规定的维护周期内没有发生降解。

       建议 

       表 3 是建议的 H₂O₂分析参数。使用对各个 TOC 浓度范围 建议的参数组，就能得到Z准确和Z精确的测量数据。

TOC总有机碳分析仪已越来越多的被应用到环境、饮用水、制药、电子、电厂等行业，与此相关的TOC检测标准也陆续出台，今天就跟着小编一起看看TOC检测标准是如何一步步走入我们视线的吧。

2003年，国家四部委在新颁布的《排污费征收标准管理办法》中，把TOC正式列入水污染物污染当量值表，作为环境监测的重要指标。

第二类水污染物污染当量值

目前，我国的污水标准主要执行的是GB8978-1996《污水综合排放标准》和GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》。在GB8978-1996中，TOC允许排放浓度(即一级标准)为20 mg/L；GB18918-2002尚没有将TOC引入到标准中。

在GB3097-1997《海水水质标准》中，对化学需氧量(COD)与生化需氧量(BOD5)的一类要求分别是2 mg/L和1 mg/L，还没有引入TOC；GB 5084-2021《农田灌溉水质标准》目前仅对BOD5和COD作了相关限定，尚无TOC的量值要求。

在饮用水行业，目前执行的是卫生部2006年发布的GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》，TOC检测项目在2006年新增入附录，TOC限值为5mg/L。

在制药行业，1998年《美国药典》正式采用TOC测试方法，要求所有的注射用水与纯化水都必须检测TOC，且纯化水和注射用水的TOC值必须≦0.5 mg/L；《欧洲药典》仅对注射用水要求检测TOC，限值为0.5 mg/L，纯化水TOC检测法与易氧化物检测法两项可选做一项；1991年，《日本药典》规定利用超滤方法生产的注射用水必须测定TOC值。《日本药典》推荐对于纯化水和注射用水的TOC检测采用更低的TOC检测极限值：在线TOC测量的极限值为300 ppb，离线TOC测量的极限值为400 ppb。将包装材料，尤其是塑料包装袋所释放出的TOC，也考虑到对制药用水的污染当中。我国现行2020版《中国药典》，要求各制药企业必须检测注射用水中的TOC含量；对纯化水，可在易氧化物与TOC项目中任选一项。注射用水与纯化水的合格限均为500 μg/L；用于TOC检测的质量控制实验用水要求TOC限值为100 μg/L。

其他工业领域标准，比如2014年出台的GB/T 1616-2014《工业过氧化氢》，就规定了工业过氧化氢总碳含量（以C计）≦0.030%则为优等品；GB/T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》规定锅炉给水的质量和锅炉补给水的质量，锅炉给水直流炉总有机碳离子（TOCi）不超过200 μg/L，锅炉补给水也要至少满足TOCi不超过400 μg/L。机械工业部发布JB/T 7621-1994《电力半导体器件工艺用高纯水》，其中规定特级电子级高纯水EH-T与一级电子级高纯水EH-I的TOC限值分别为50 μg/L与100 μg/L。GB/T 11446-1997《电子级水》中，EW-Ⅰ级水要求TOC限值为20 μg/L。

总之，随着总有机碳分析技术的应用发展，TOC检测限定标准也会逐渐更新完善，上海元析已扛起这把大旗，任重而道远。

　　来源：华信博润科技（www.walsingreen.cn）为了实现生产和利润目标，食品和饮料经营者面临着寻找改善生产工艺的挑战。保持竞争力还意味着确保工厂遵守法规，优化废水处理流程以及确保资产安全，例如锅炉，热交换器，处理设备和产品储罐。食品和饮料行业的成功取决于质量控制以及维持高质量的产品和良好的品牌形象。 

　　水质监测和有效分析工具的使用可洞悉过程状态，从而使制造商能够发现变化。这些措施有助于减轻污染，产品损失和高额罚款的风险。 

　　总有机碳（TOC）水质分析仪提供了一种简单的方法来测量水质，并提供对从成分到生产再到废水处理的所有有机物的见解。实时跟踪有机负荷的变化为食品和饮料制造商提供了一个数据驱动的决策工具，用于质量控制，过程监控和法规遵从。

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