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简介和挑战

氯碱生产厂使用饱和盐水和电力，利用先进的膜技术来生产氯，广泛用于纯净漂白剂和其它含氯产品，以及烧碱等。盐水中的过量有机污染物会破坏膜系统，致使工厂停产。因此，改进生产中水的有机物监测，对于保护设备、维持生产运行是至关重要的。

北加州的氯碱生产厂利用实验室TOC分析技术来监测饱和盐水溶液中的有机物含量。虽然氯碱厂认识到TOC监测对保护先进的膜系统的重要性，但其实验室的TOC仪器依赖于高温氧化技术，无法满足连续运行的时间要求。因此，实验室经理决定寻求其它在线监测技术方案，以更好地掌握生产过程，同时满足可靠性和正常运行时间的需求。

解决方案

Sievers分析仪为现场测试提供了一套InnovOx在线型演示仪器。InnovOx在线型TOC分析仪能够连续、精确地测量水中的有机碳，测量浓度范围广，从盐水到蒸汽冷凝水。用户安装了InnovOx在线型分析仪，用于监测盐水离子交换器和超纯盐水存储器之间的盐水。用户得到了盐水成分的连续数据，从而做出明智决策来保护膜系统。

Sievers®的解决方案包括带有涡流冷却器的NEMA 4X机壳。稍微加压机壳能够起到两个作用：冷却和净化气室，防止腐蚀性气体进入。

安装在现场的示范机不间断运行3个月，在运行期间工厂也进行了实验室测量，以确认分析仪的连续性能表现。典型的测量数据约为2 ppm TOC（见图 1），带有自动确效标样（5 ppm 碳的蔗糖）的峰值。

预防性维护计划（见图2）旨在最 大程度降低关键运行中的意外风险。分析仪的标准配置双样品流功能，可用于自动清水冲洗，进一步降低了维护要求。

图1. Sievers InnovOx在线型TOC分析仪

在监测氯碱厂的盐水供应时得到的TOC测量数据

图 2. InnovOx 预防性维护时间表

结果

经评估，该公司订购了InnovOx在线型TOC分析仪，并对此在线监测方案非常满意。公司的决定主要基于以下几方面：

数据精确度高，正常运行时间长

维护要求极低

改进的测量数据，先进的膜技术

即便是在氯碱行业如此具有挑战性的应用中，Sievers InnovOx分析仪也能够提高性能表现，延长正常运行时间。InnovOx分析仪的优点包括：特定应用的样品制备、稳健的样品处理、业界领先的超临界水氧化（SCWO）技术、精确的TOC测量、便捷的维护和操作。

InnovOx在线型TOC分析仪能够提供连续数据，帮助工厂做出自信的决策，以保护设备和极大提高生产效率。

简介和挑战 

       氯碱生产厂使用饱和盐水和电力，利用先进的膜技术来生产氯，广泛用于纯净漂白剂和其它含氯产品， 以及烧碱等。盐水中的过量有机污染物能够破坏膜系统，致使工厂停产。因此，改进生产中水流的有 机物监测，对于保护设备、维持生产运行是至关重要的。 

       北加州的氯碱生产厂利用实验室TOC分析技术来监测饱和盐水溶液中的有机物含量。虽然氯碱厂认识到TOC监测对保护先进的膜系统的重要性，但其实验室的TOC仪器依赖于高温氧化技术，无法满足连续运行的时间要求。因此，实验室经理决定寻求其它的在线监测技术方案，以更好地掌握生产过程， 同时满足可靠性和正常运行时间的需求。

解决方案 

       Sievers分析仪为现场测试提供了一套InnovOx在线型演示仪器。InnovOx在线型TOC分析仪能够连续、 精确地测量水中的有机碳，测量浓度范围广，从盐水到蒸汽冷凝水。用户安装了InnovOx在线型分析仪，用于监测盐水离子交换器和超纯盐水存储器之间的盐水。用户得到了盐水成分的连续数据，从而做出明智决策来保护膜系统。 

       Sievers的解决方案包括带有涡流冷却器的NEMA 4X 机壳。稍微加压机壳能够起到两个作用：冷却和净化气室， 防止腐蚀性气体进入。

       安装在现场的示范机不间断运行3个月，在运行期间工厂也进行了实验室测量，以确认分析仪的连续性能表现。典型的测量数据约为2 ppm TOC（见图 1），带有自动确效标样（5 ppm 碳的蔗糖）的峰值。 

       预防性维护计划（见图 2）旨在Z大程度降低关键运行中的意外风险。分析仪的标准配置双样品流功能，可用于自动清水冲洗，进一步降低了维护要求。

图 1 – Sievers InnovOx 在线型分析仪在监测氯碱厂的盐水供应时得到的 TOC 测量数据

图 2 - InnovOx 预防性维护时间表

结果 

       经过评估，该公司订购了 InnovOx 在线型 TOC 分析仪，并对此在线监测方案非常满意。公司的决定主要基于以下几方面： 

       • 数据精确度高，正常运行时间长 

       • 维护要求极低 

       • 改进的测量数据，先进的膜技术

       即便是在氯碱行业如此具有挑战性的应用中， Sievers InnovOx 分析仪也能够提高性能表现，延长正常运行时间。InnovOx 分析仪的优点包括：特定应用的样品制备、稳健的样品处理、业界ling先的超临界水氧化（SCWO）技术、精确的 TOC 测量、便捷的维护和操作。 InnovOx 在线型 TOC 分析仪能够提供连续数据，帮助工厂做出自信的决策，以保护设备和极大提高生产效率。

概况 

       很多成品Z终质量完全由原材料的初始质量决定， 如聚合物、有机和无机溶剂、清洁剂、纸和杀虫剂。 Z普遍的原材料是氯气与氢氧化钠等，由氯碱行业生产。 

       氯碱工艺就是通过电解近饱和、饱和以及超饱和的盐水来制取氢氧化钠和氯气。在强电流下，盐水分解产生氢氧化钠、氯气和氢气。这就是氯碱工艺， 工艺过程越GX，产品质量和利润就越高。 

       世界氯碱年产量已超过了 4500 万吨，其中北美和亚洲合计产出 1400 万吨，欧洲 1000 万吨，许多其 他区域提供余下的 2100 万吨。

生产方法 

       图 1 即为氯碱制造的大致的流程，从原始的盐水溶 液开始。盐水溶液浓度在 3.5% － 28.0%之间。对 此溶液用盐使之饱和、过滤、然后置入电解池。通强电流后，溶液被电解生成氯气、氢气和产生苛性碱溶液。此过程生成的三种产物都被净化，然后出售或用于其他内部工艺。进入电解池前，在盐水处理工艺的任何工艺点（如灰色区域所示）都可以进行总有机碳 TOC 检测。 

图 1 氯碱工艺

       在苛性碱溶液工艺区（橙色区域），可以进行氢氧 化钠溶液中无机碳（IC）的质量保证检测。

       饱和食盐水在直接电流刺激下被电解，在阳极产生 氯气，在阴极产生氢氧化钠和氢气。 为了避免氢氧化钠、氢气，与氯气发生化学反应，在电解槽中插入一张有孔的隔膜将其隔为阳极室和阴极室 （见图 2）。

       随着氢氧化钠在阴极富集，水被分解成氢气和氢氧根离子，化学方程式如 下： 2Na⁺ + 2H₂O + 2e^-→ H₂+ 2NaOH 要电解出氢氧化钠必须防止氢氧化钠和氯气发生反应。通常，有三种处理方式：在电解槽中加入汞池、隔膜法和使用隔膜池工艺。其中，隔膜池工艺是Z经济有效的电解制碱方法，因为它耗电Z少，在碱浓缩过程中需要的蒸汽也相对较少。 

       膜池工艺使用全氟磺酸膜，具有离子选择性，以分隔阳极与阴极反应。只有钠离子和少量的水可以通过这张膜。 这样可以生产高质量的氢氧化钠（NaOH）。

图 2 氯碱生产

为什么检测总有机碳？ 

       精良的氯碱工艺是建立在严格的变量控制基础上的， 电化过程中的各种影响因子需被监测和控制在一个稳定水平。其中一项重要指标就是盐水溶液中的总有机碳含量。通常，溶液中的总有机碳含量不能超过 10ppm。低于这个值，离子膜可以正常使用，但如果高于这个值，过量的有机物则可能会使溶液发泡阻塞离子膜，局部脱水，严重的甚至灼烧离子膜。 一旦离子膜遭到破坏，就必须重换一张以确保Z佳 效果。如果继续使用原离子膜，就必须大幅加强电压。不管用何种方法处理，一旦制碱过程受到干扰， 生产成本就会增加。

Sievers InnovOx方法学 

       Sievers 分析仪在总有机碳分析领域一直引ling创新的潮流，旨在为Z困难的基体提供Z有力的分析仪。 Sievers InnovOx 总有机碳分析仪在原有基础上进一步创新 ， 采 用 超 有 效 的 超 临 界 水 氧 化 （Supercritical Water Oxidation，SCWO）技术， 能连续分析成百上千的水样，而无需重新校准，无 需系统维护，无更换部件。 

       Sievers InnovOx 分析仪的工作原理基于湿化学氧化技术，在水样中加入酸和氧化剂。通过吹扫去除无机碳，然后在升高的温度下样品被过硫酸盐氧化。 产生的二氧化碳被非色散红外光度计检测。

       分析仪内部配有加温装 置使水样和试剂温度升高，促进有效的氧化反 应，并使液态水转化成超临界水。到这个阶段 就产生了超临界水氧化 （SCWO）现象。这一突破性技术实现了99% 的氧化效率，确保分析结果有很高的准确度和 精确度。 

       同时，每次分析过程结束，InnovOx分析器都会自动去除样品基体中 的污物杂质，以保证没有盐或者氧化副产物遗 留在反应室、管道或阀中。

样品数据 

       表1和图3的数据显示了氯化钠溶液中总有机碳含量的回收率。这说明InnovOx能够有效分析TOC，不被溶液中的盐离子影响。数据表明InnovOx能够测定饱和盐水溶液中的TOC。

表1 TOC 回收率

图3 NaCl回收率

结论 

       氯碱行业负责为成千上万的消费产品提供原材料。 产品的制造商需要一个可接受的纯度起始水平，以保证Z终产品的质量。氯碱行业通过使用TOC及几个其他的关键指标来监测其制造工艺的纯度。

       InnovOx分析仪重新定义了饱和盐水分析的生产量和生产效率。以前使用燃烧法分析仪需要两周才能完成分析的水样，现在使用InnovOx一个晚上就能解决，成本非常小。得益于先进的超临界水氧化 （SCWO）技术，Sievers InnovOx总有机碳TOC分析仪可以对各种困难基体的水样进行分析，可靠、 方便、Z低维护。

挑战 

荷兰一家生产食物酵素、培养物、配料及其它产品 的lingxian生产商，所用的在线型总有机碳（TOC） 监测仪连续发生性能和维护方面的问题。监测仪采 用高温氧化作为检测废水中有机物的方法。仪器由 于堵塞，正常运行时间总是不足。多年之后，公司 决定寻找其它更好的监测解决方案，新方案必须可 靠性更强，正常运行时间更长。

解决方案 

Sievers 分析仪同当地销售代理合作，安装了 Sievers * InnovOx TOC 分析仪示范机。该分析仪能 够保护和控制来自酵母发酵反应器和进入污水处理 厂的废水流。

Sievers 研制的 InnovOx TOC 分析仪能够连续测量有机碳，浓度测量范围很广，从超纯盐水到蒸汽冷 凝水和废水进出口。InnovOx 分析仪的优点还包括： 强大的样品处理能力、lingxian行业的超临界水氧化技 术（SCWO）、简便的操作和维护要求。所有这些 都提高了分析仪在挑战性应用中的性能，延长了正 常运行时间。

分析仪完成了 14 周的连续运行。工厂还评估了其 它控制和提高废水处理厂效率的方法和因素，其它 的 TOC 监测方法均不具备理想的可靠性。

公司在SY InnovOx 分析仪之后，发现该分析仪能 够提高可靠性、延长正常运行时间，不失为有效的 监测解决方案，因此决定立即订购该款分析仪。与 同类设备相比，技术维护人员对 InnovOx 分析仪的 易用性和低维护要求赞不绝口。

InnovOx 分析仪的标准配置包括双样品流监测。用 户在测量流进废水处理厂的样品流时，利用第二个 样品流功能来监测出水、优化处理过程。第二个样 品流功能可以为用户节省化学品用量、降低维护工 作量、减少违规罚款，从而每月可节省 7000 欧元 以上。

结果 

公司非常满意 InnovOx 监 测 解 决 方 案 。 由 于 InnovOx 在线型 TOC 分析仪有此出色的性能，同一 现场的另一个单位于 2015 年也订购了该型分析仪。 上述两项订购都是因为该型分析仪有更长的运行时 间，能更好地控制废水处理过程，并能通过优化化 学品消耗量，来节省成本。

       英国一家大型己内酯生产厂选用 InnovOx 有机物分析仪来帮助其下游污水处理厂达到现场排放许可标准，避免超出法规限值。 

       己内酯用于诸多制造行业，如粘合剂、汽车、树脂、 油漆、鞋类等。己内酯也是生产聚氨酯和热塑性聚 氨酯类产品的关键原料。每年生产数百万吨己内酯，作为专用聚合物的初级产品。 

       化工公司向当地污水处理厂排放废水。为了使污水处理厂能有效处理化工厂大量排放的有机废水，必 须严密监测化工厂的排放。如果排放超过限值，例如向污水处理厂排放过高的有机物量，就会使污水的生物处理过程（活性淤泥法）发生有毒的或不稳定的状况，从而大大削弱污水处理厂的处理能力， 甚至使污水处理厂完全丧失生物净化能力，以至于将污水排放到自然环境中。有机物排放量的增加， 还会提高污水处理成本，包括废弃淤泥的清理和通 风用电的成本。这些高出来的成本将由化工公司负担。

由于污水处理事故而超过排放限值，将造成以下严重后果：

1. 未处理的污水被排放到自然环境中。

2. 更换活性淤泥（清理受损淤泥，补充新淤泥），产生相关费用。

3. 通常需要花费几周的时间来逐步提高污水处理厂的处理量。在逐步提高处理量期间，只能净化小部分经处理的进水。

       当化工厂超过排放限值时，管理污水处理厂的市政当局有权进行审查和罚款。化工公司的首要目标是确保下游污水处理厂妥善处理污水，确保向自然环境中排放安全合格的处理水。而污水处理厂则希望降低排放附加费。因此，污水处理厂决定升级其有机工艺控制方法，采用更环保的、更经济的污水管 理工艺，确保排放浓度和排放量在适当的限值内。

       经过大量的现场测试，化工厂决定选用基于Sievers InnovOx技术的有机物监测系统。 目前有四台 Sievers InnovOx在线型TOC分析仪用于监测各种工艺样品流。该分析仪系统Z近检测到两次重大的工艺污染事件，使操作人员能够缓冲的有机物排放量，并同正常出水加以平衡，避免了超出排放限值。因此，该系统确保了污水处理厂在污染期间的可靠运行，帮助公司避免支付超额附加费和罚款， 以及负面影响所造成的损失。仅靠解决这两次事件， 公司便收回了对该监测系统的投资和运营成本。 

       分析仪在检测到过高出水峰值时，也会显示快速恢复正常。在线监测解决方案使污水处理厂能够在不 超出排放限值的情况下管理排放。 

       用户对 InnovOx 监测解决方案赞不绝口：“InnovOx TOC 分析仪在此应用中表现不俗。由于仪器的运行时间相当长，我们决定根据读数来立即确定出水水质。如今，我们能够更有效地控制污水处理过程， 更清晰地理解和预见在生产过程中导致有机物污染 的根源。这使我们能够立即对非正常出水状况作出反应，以免中断污水处理厂的运行。”

       随着科技和社会的发展，人们越来越重视水质环境的监测，水质它标志着水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学和生物的特性及其组成的状况。水质参数是用以表示水环境质量优劣程度和变化趋势的水中各种物质的特征指标。环境质量参数很多，在评价水环境污染程度时，一般选取物理的、化学的、生物的水质参数。其中包括：水的混浊度、透明度、色度、嗅、味、水温、pH值、BOD(COD)等。

       总有机碳(TOC)是以碳的含量表示水中有机物的总量，结果以碳的质量浓度表示。碳是一切有机物的共同成分，组成有机物的主要元素，水的TOC值越高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以作为评价水质有机污染的指标。

       TOC的测定方法通常有燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、湿法氧化-非分散红外吸收法等。Sievers分析仪是苏伊士水务技术与方案下属的一个分部。设计并制造先进的水质分析测量仪器，产品具有简洁、快速、准确的优点。Sievers InnovOx ES实验室总有机碳TOC分析仪采用超临界水氧化（SCWO）技术，什么是超临界水氧化技术？

       超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation，简称SCWO）技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H₂O、CO₂ 和N₂等物质，S、P等转化为Z高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)技术的原理是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物快速转化为CO₂、H₂O、N₂和其他无害小分子。Z初用于处理大量的污水、污泥、被污染的土壤等。SCWO技术利用水中氧化剂，要求的温度（375℃/770°F）和压力（22.1MPa/3200psi）高于水的临界点，因而能破坏有机废物。上述条件能使有机碳迅速而完全地氧化成CO2。如今，SCWO技术的研究和开发主要集中在处理各种有毒有害的有机废物。Sievers分析仪是SJ将此技术应用于商业实验室 TOC 分析仪器的公司。

InnovOx ES实验室总有机碳（TOC）分析仪的特点与优势

稳定可靠的样品处理

高达50,000 ppm TOC的宽动态范围

可选配带搅拌和冲洗站的自动进样器，适用于大批量实验室应用

ZL超临界水氧化，具有出色的TOC回收率和高可靠性

可靠的NDIR检测技术，无移动部件

简单直观的操作

灵活多样的检测模式，包括TOC（TC-IC）或NPOC

COD/BOD报告

处理棘手的TOC样品，如纤维素和盐水

InnovOx ES实验室总有机碳（TOC）分析仪产品规格

* 所述分析性能可在受控实验室条件下实现，已Z大限度减少操作和标准品误差。

** 使用40mL和60mL样品瓶Z多63个取样管。使用35mL样品瓶Z多120个取样管。

*** NPOC模式，瓶装N2作为载气。此性能在受控条件下实现，已尽量减小或消除影响低水平检测性能的可变因素。2016年8月之前交付的仪器可能无法实现此性能。

（相关内容来源于网络）

简介

Sievers® M9总有机碳（TOC）分析仪和DataPro2软件于2014年4月面世，取代了Sievers 900 TOC分析仪和随附的DataPro900软件。M9分析仪和DataPro2软件的各项性能都有大幅提高，数据管理和安全性能也得到加强，完全满足行业对数据可靠性的要求。

Sievers 900和ALCOA+

Sievers 900和随附的DataPro900软件满足21 CFR Part 11合规要求，也符合EMA规定的ALCOA+数据可靠性原则。

FDA（美国药监局）、MHRA（英国药监局）、PIC/S（国际药品监查合作计划）等机构经常引用ALCOA+数据可靠性原则。虽然900分析仪和DataPro900软件完全满足1997年3月发布的21 CFR Part 11合规要求，但如今的监管环境有了变化。FDA等监管机构于2016年开始发布新的指导文件，对数据可靠性原则作出新解释。

新的指导文件包括

• Data Integrity and Compliance With CGMP, Guidance for Industry（CGMP 数据可靠性和合规性，行业指南），FDA，2018年12月

• Good Practices for Data Management and Integrity in Regulated GMP/GDP Environments（在监管的 GMP/GDP 环境中实施数据管理和可靠性的良好规范），PIC/S，2016年8月

• Questions and Answers: Good Manufacturing Practice: Data Integrity（问题解答：良好生产规范：数据可靠性），EMA，2016年8月

• GxP 数据可靠性定义和行业指南（GxP Data Integrity Definitions and Guidance for Industry），MHRA，2016年7月

上述文件可能被您的生产部门用作合规指南，或对您的内部运营有所影响。

Sievers M9分析仪满足数据可靠性的新要求

新的指导文件提出了新的要求和预期，而这些要求和预期是在Sievers 900分析仪和DataPro900软件停产两年之后提出来的。我们无法更新停产的分析仪和软件来支持新规则，但Sievers M9分析仪DataPro2软件能够充分满足当前市场和监管机构的预期要求。

以下表格列出了已停产的Sievers 900/DataPro900和当前的M9/DataPro2之间的主要差别。此表并非全面性的分析，只是概述了M9如何在数据的管理、安全、可靠性方面为用户提供更好的合规解决方案。请参考表中的工作原理，在制定您的合规策略时，用M9来实施更严格的数据可靠性标准。

比较Sievers M9和900的数据可靠性工作原理

结论

随着数据可靠性的规则和概念不断发展和演变，Sievers不断推陈出新，使产品能够满足甚至超过当前的合规要求。

但Sievers不再更新已停产的产品。如果您想了解 M9 TOC分析仪和DataPro2软件如何能够帮助您满足新的数据可靠性合规要求，请联系您所在地Sievers代表，或访问我们的网站 cn.sieversinstruments.com。

简介 

一家大型装瓶厂在提高产量之后，其废水处理系统 受到高浓度有机物和固体颗粒的干扰。进水的流量、 含糖量、固体颗粒浓度大幅波动，打乱了系统运行 的连续性。 

此类问题经常导致排放到当地公共污水处理厂 （POTW，Publicly Owned Treatment Works）的废 水超出许可限值，也会阻碍当地法规所要求的连续 化学需氧量（COD）的去除率。手动测试 COD 时， 需要 3 个多小时才能得到结果，而得到的结果数值 不足以用于工艺调整。 

装瓶厂还考虑过扩建废水处理车间，但受到空间有 限和来自生产车间的进水状况波动的限制。

解决方法 

苏伊士水务技术与方案 （ SUEZ Water  Technologies & Solutions）公司制定了废水处理车 间初期改造方案，以导流和储存浓缩的有机物和高 COD废水。在收集浓缩废水后，在水流的浓度较低 的期间，将其慢慢计量流回工艺中。工作的首要目 标是使出水“干净”、系统体积小，因此决定增加薄膜生物反应器（MBR）系统。 

膜系统采用碳负荷在线分析技术，使健康的生物物质通过优化营养比例来消耗“糖”。在污水处理设施 中安装了Sievers* InnovOx在线型分析仪（见图1）。 

InnovOx技术为装瓶厂提供了Z好的大范围有机物监测系统，包括无与伦比的氧化稳固性，0.05- 50,000 ppm动态线性工作范围，以及6个月校准曲 线稳定性。此技术还提供用户可配置的警报和输出， 以及直观的触摸屏显示器。此技术很容易设置、操 作、维护，而且价格低廉。在通常情况下，仪器可 以运行30天而无需更换试剂。InnovOx在线型分析 仪具有极 佳的多用性，其多样品流功能使用户能够用一台仪器来测量多达5个样品流。 

为了提供健康的生物物质，装瓶厂的应用要求采用 100:5:1（碳/氮/磷）的比例。由于成分具有极高的 可变性，和迄今为止Z高的浓度，装瓶厂决定连续 监测有机碳浓度，并向均质池中添加氨，以维持正 确的碳/氮比例。TOC 分析仪，编程输出负荷数据， 并转化为相关性的 COD 值。当 COD 变化时，用于 计算工艺控制氨剂量的投入。基本的水流性质就能 满足对磷的需要。图 2 是装瓶厂的新废水处理系统示意图。

结果 

系统稳定之后，体现了 MBR 的各种优点，其中包含： 

1. 出水中的总悬浮固体（TSS）大幅减少。

2. COD 去除率大幅提高。

使用在线型 TOC 分析仪，并将数值同 COD 测试相 联系，使操作人员能够调整碳/氮/磷的比例。 

将 InnovOx 在线型 TOC 分析仪与 MBR 系统一起使 用，解决了瓶装厂的废水处理车间遇到的许多水质 问题。

整个解决方案每年为瓶装厂节省数十万美元，包括 昂贵的化学品开支、废水运输费用、违规罚款等。 系统也更加容易操作，污染事故不再会造成违反允 许要求的情况。 

具有可靠的在线分析性能的 MBR 系统所能提供的 结果远非传统系统可比，这就是为什么近年来MBR 的名声大噪。2000 年时工业型 MBR 的安装量占全 部商用 MBR 安装量的约 27％。

图 1：Sievers InnovOx 在线型 TOC 分析仪

图 2：装瓶厂的新废水处理系统示意图

参考 

1. Brindle, K., Jefferson, B., Judd, S., 和 Stephenson, T., 污水应用的膜生物反应器。

简介 

       一家大型装瓶厂在提高产量之后，其废水处理系统 受到高浓度有机物和固体颗粒的干扰。进水的流量、 含糖量、固体颗粒浓度大幅波动，打乱了系统运行的连续性。

       此类问题经常导致排放到当地公共污水处理厂 （POTW，Publicly Owned Treatment Works）的废 水超出许可限值，也会阻碍当地法规所要求的连续 化学需氧量（COD）的去除率。手动测试 COD 时， 需要 3 个多小时才能得到结果，而得到的结果数值 不足以用于工艺调整。

       装瓶厂还考虑过扩建废水处理车间，但受到空间有限和来自生产车间的进水状况波动的限制。

解决方法

       苏伊士水务技术与方案 （ SUEZ Water  Technologies & Solutions）公司制定了废水处理车 间初期改造方案，以导流和储存浓缩的有机物和高 COD废水。在收集浓缩废水后，在水流的浓度较低 的期间，将其慢慢计量流回工艺中。工作的首要目 标是使出水“干净”、系统体积小，因此决定增加薄 膜生物反应器（MBR）系统。

       膜系统采用碳负荷在线分析技术，使健康的生物物 质通过优化营养比例来消耗“糖”。在污水处理设施中安装了Sievers* InnovOx在线型分析仪（见图1）。

      InnovOx技术为装瓶厂提供了Z 好的大范围有机物 监测系统，包括无与伦比的氧化稳固性，0.05- 50,000 ppm动态线性工作范围，以及6个月校准曲 线稳定性。此技术还提供用户可配置的警报和输出， 以及直观的触摸屏显示器。此技术很容易设置、操 作、维护，而且价格低廉。在通常情况下，仪器可 以运行30天而无需更换试剂。InnovOx在线型分析 仪具有极 佳的多用性，其多样品流功能使用户能够用一台仪器来测量多达5个样品流。

       为了提供健康的生物物质，装瓶厂的应用要求采用 100:5:1（碳/氮/磷）的比例。由于成分具有极高的 可变性，和迄今为止Z 高的浓度，装瓶厂决定连续 监测有机碳浓度，并向均质池中添加氨，以维持正 确的碳/氮比例。TOC 分析仪，编程输出负荷数据， 并转化为相关性的 COD 值。当 COD 变化时，用于 计算工艺控制氨剂量的投入。基本的水流性质就能 满足对磷的需要。图 2 是装瓶厂的新废水处理系统示意图。

结果

       系统稳定之后，体现了 MBR 的各种优点，其中包含： 1. 出水中的总悬浮固体（TSS）大幅减少。 2. COD 去除率大幅提高。 使用在线型 TOC 分析仪，并将数值同 COD 测试相 联系，使操作人员能够调整碳/氮/磷的比例。 将 InnovOx 在线型 TOC 分析仪与 MBR 系统一起使 用，解决了瓶装厂的废水处理车间遇到的许多水质问题。

       整个解决方案每年为瓶装厂节省数十万美元，包括昂贵的化学品开支、废水运输费用、违规罚款等。 系统也更加容易操作，污染事故不再会造成违反允 许要求的情况。

       具有可靠的在线分析性能的 MBR 系统所能提供的 结果远非传统系统可比，这就是为什么近年来MBR 的名声大噪。2000 年时工业型 MBR 的安装量占全 部商用 MBR 安装量的约 27％。

图 1：Sievers InnovOx 在线型 TOC 分析仪

图 2：装瓶厂的新废水处理系统示意图

参考 

1. Brindle, K., Jefferson, B., Judd, S., 和 Stephenson, T., 污水应用的膜生物反应器。

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。

       本文提供有关如何用配置了电导率选项的 Sievers* M9  TOC 分析仪同时测量制YY水的 TOC 和电导率的Z佳操作指导。

       取样 

       用配置了电导率选项的 M9 分析仪来有效测量制YY水的关键之处包括： 

       1.采用正确的取样技术 

       2. 使用电导率和 TOC 双用（DUCT， Dual Use  Conductivity and TOC）样品瓶

       根据 USP<645>的规定，“第 1 阶段电导率可以在合适容器中进行离线测量”。¹ 用于同步测试的合适容器是指在与样品接触时不影响样品的 TOC 或电导率的容器。测试表明，在采用正确取样技术的前提下，Sievers DUCT 瓶体、瓶盖、垫片，在长达 5 天内，不会对样品的 TOC 和电导率造成明显的贡献。^2,3

       Sievers DUCT 样品瓶的清洁度ji佳，认证的 TOC 低于 10 ppb，因而在使用之前无需漂洗。取样的    Z佳操作包括：

       1.使用之前请勿冲洗 DUCT 样品瓶。 

       2. 为避免污染，请勿用手触摸 DUCT 样品瓶和瓶盖的内部，请勿触摸样品瓶的垫片。 

       3. 一次加满 DUCT 样品瓶，瓶顶不留空间，以免样品产生湍流。 

       4. 取样之后，立即盖上瓶盖。 

       5. 请勿重复使用 DUCT 样品瓶来制备样品。

       使用设备的方法条件

       用 M9 分析仪来分析制YY水时，应当多次重复测量样品，以获得良好的统计稳健性和测量稳定性。用 M9 分 析仪来测量 TOC 和电导率时，重复测量次数Z好不少于 4 次，应舍弃其中的 1 次测量。测量第 1 阶段电导率 时所用的是原始电导率和温度，因此无需选择补偿算法。M9 分析仪给出原始电导率、温度、温度补偿值。对于制YY水 ， 应报告原始电导率和温度。应根据 “USP<645>第 1 阶段–温度和电导率要求”一章中的表 1来确定接受标准。根据实测温度，相应的电导率值为制YY水的电导率限值。¹

图 1：方法条件 

       将测量低于 500 ppb TOC 的制YY水所需要的酸剂和氧化剂的流量分别设定为 1.0 微升/分钟（酸剂）和 0.0 微升/分钟（氧化剂）。此流量能够确保紫外反应 器中的碳被完全氧化，同时又能避免样品过度氧化。 

       另一种方法是使用可选的无机碳去除器（ ICR， Inorganic Carbon Remover）。如果无机碳（IC， InorganicCarbon）的测量值增大 10 倍左右，或大于 TOC 测量值，建议使用无机碳去除器来提高 TOC 测量的稳定性和精确度。^4,5 

       如果第 1 阶段电导率测试失败，请按照 USP <645>进行第 2 阶段测试。

       确定确认频率 

       用已知标样来挑战仪器及方法，为每次检测提供可信度。通过风险评估来确定测试的频率，用 TOC 系统适用性标样和电导率确认标样来确认方法在分析仪上的标称性能。使用达到接受标准的标样，能够确保对未 知水样的分析满足药品级生产用水的药典要求。^1,6 

       药典虽未规定确认的频率，却规定生产单位应定期用电导率确认标样和系统适用性标样来确认方法。应通过评估每个流程特有的风险和潜在影响来确定确认的频率。风险管理要求明确定义和评估所有变量及其对 流程的影响。必须考虑的因素包括标样使用频率、取样时间、系统适用性或确认失败的风险、不合规格 （OOS，out-of-specification）结果的可能性、时间 限制等。由于 USP <643>和<645>并未规定频率，因 此各生产单位有责任自行制定稳健的工艺流程和程序来管理工艺特有的风险。重要的是要以实用且合理的频率来使用电导率确认标样和系统适用性标样，同时还 要满足 USP <643>和<645>的Z低要求。

       TOC 系统适用性标样旨在确认分析仪在 500 ppb TOC 药 典上限的相对回收能力。系统适用性标样确保分析仪能够达到适用的 TOC 回收率，从而使未知水样的分析结果不容置疑。电导率确认标样旨在确认 M9 分析仪的电导率测量的准确性。以合理的频率来运行电导率确认标样，能够确保未知水样测量的准确性，同时又满足药典要求。

       为了尽量减小标样的差异，我们建议使用苏伊士公司出品的 Sievers 标样和样品瓶，以获得浓度一致的、经过认证的标样。表 1 中列出 Sievers 系统适用性标样和电导率确认标样的使用效果Z佳。您如果使用表 1 中的标样，就可以获得苏伊士公司的 OOS 调查支持。如果您的样品、系统适用性或确认失败，苏伊士公司的质量保证团队会为您彻底调查和解决内部变化因素和现场仪器性能故障，并在故障分析报告中讨论调查结果。

表 1：Z佳操作的消耗品

       Z后，应确保分析仪的流路中始终有水。在用完Z后一个标样之后，请用去离子水或 MilliQ 水进行注射器冲洗，用水来冲洗并取代分析仪中残留的样品。 

       故障排除和设备维护 

       由于离线测量第 1 阶段电导率的方法很敏感，而且可接 受的浓度很低，许多用户专用一台 Sievers M9 TOC 分析仪来离线测量 TOC 和电导率 7。如果用同一台 M9 分析仪来测量制YY水和非制YY水（即清洁验证样品），则要求进行额外的操作步骤来尽量减少切换两种样品时 的交叉污染。这些额外步骤根据要分析的非制YY水的 类型而定。有关此类操作的注意事项，请参阅技术文件 UPW 07-10。⁸请根据苏伊士公司的操作和维护手册来维 护和确认分析仪，以达到仪器的Z佳性能。

       结论 

       采用正确的取样技术、方法条件、以及合理的确认频率，能够确保 Sievers M9 分析仪的 TOC 和电导率测量结果的准确性。本文中概述的Z佳操作，帮助您在准确测量 TOC 和电导率的同时，满足药典的要求。

       参考文献 

       1.USP <645> Water Conductivity. Retrieved February 14, 2019 from  https://hmc.usp.org/sites/default/files/documents/HMC/GCsPdfs/c645.pdf 

       2. Sievers Lean Lab: Simultaneous Stage 1 Conductivity and TOC Lab  Testing of Pharmaceutical Water (300 40030). Retrieved February 14,  2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Applic ation%20Notes_Cust/Americas/English/ANai_300_40030_EN.pdf 

       3. DUCT Vial Performance and Stability (300 00297). Retrieved February  14, 2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Techn ical%20Bulletins_Cust/Americas/English/TBai_300_00297_EN.pdf 

       4. Reserve Sample Bottles for Conductivity and TOC (300 00299).  Retrieved February 14, 2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Techn ical%20Bulletins_Cust/Americas/English/TBai_300_00299_EN.pdf 

       5. Sievers Inorganic Carbon Remover (ICR) (300 00109). Retrieved  February 14, 2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Applic ation%20Notes_Cust/Americas/English/ANai_300_00109_EN.pdf 

       6. USP <643> Total Organic Carbon. Retrieved July 25, 2019 from  https://hmc.usp.org/sites/default/files/documents/HMC/GCsPdfs/c643.pdf 

       7. Low Level Linearity Conductivity Study on the Sievers M9 TOC  Analyzer (300 00339). Retrieved February 14, 2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Applic ation%20Notes_Cust/Americas/English/ANai_300_00339_EN.pdf 

       8. UPW 07-10 Multiple Products Biological Contamination (800 19025)  Retrieved February 14, 2019 from  https://www.suezwatertechnologies.com/kcpguest/documents/Techn ical%20Bulletins_Cust/Americas/English/ai_UPW_07-10_EN.pdf

       按照欧洲药典(EP 2.2.44)与美国药典 (USP 643), 制YY水中TOC的浓度应≤ 0.1 mg/l ，用于TOC分析的仪器的检出限应为0.05 mg/l 或更低。
       检测的强制性限制远远超过了acquray TOC。图1显示的是使用acqurayTOC分析的0.05 mg/l TOC标准溶液的峰值，与基线明显不同，与TOC浓度为0.03 mg/l的纯水相比，峰值面积更高。两种样品的TIC浓度相同，达到了要求的重现性。注射量为10毫升，可用40毫升的小瓶进行三次重复分析。使用acquray TOC可以获得更高的注射量，Z高可达40毫升，这将进一步改善由于碳量差异较大而导致的低浓度分离。

图1. 分析含30ppb TOC 的纯水与含50ppb TOC的标液， TOC与TIC显示在同一谱图中

       采用五种标准溶液对acquray TOC进行校准， TOC浓度范围为0.05mg/至0.09 mg/l。 标液的线性和重现性均良好(见图1和表1)。根据校准报告，可以计算出检测限为2ppb。

表 1.采用acquray TOC分析TOC含量为50-90ppb的标液的结果

图 2. 0.05 mg/l 至0.09 mg/l的5点校准

       在样品制备之前，对玻璃器皿进行消毒，并进行非常精确的操作是非常重要的，以达到稳定可靠的结果。此外，所有潜在的污染都必须避免。使用过硫酸盐作为氧化剂是可以避免的，因为强紫外线灯的功率足以氧化如此低的碳量。另外，酸化还应使用痕量分析用的磷酸(纯度≥99.999%)。

结论

       结果表明， acquary TOC适合分析低ppb级的碳。因此，acquray TOC 分析仪是实验室分析超低碳浓度的样品的li想选择。

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。