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简介 

       一家跨国能源公司、电力和天然气生产巨擘， 发现其下属一家发电厂有二氧化硅沉积问题。沉积 物损坏了气轮机叶片，导致计划外维修。该公司专长于研发和利用创新技术，想要了解发电厂问题的根源所在，并寻找一种可持续的解决方案，以防止以后可能再次发生停产，并维持高发电效率。 发电厂根据市场需求和燃料成本来决定开机和停机。当工厂重新开机时，必须确保蒸汽纯度，以便克服开机和停机时的温度和压力波动。 

问题 

       发电厂的操作人员发现了发电量下降和气轮机振动的问题。他们停机并打开气轮机后，看到了很明显的白色沉积物，那是各种厚度的二氧化硅沉积在气轮机叶片的边缘处。发现此问题后，操作人员和研究人员就不得不评估水质和水处理过程。在锅炉前面，发电厂使用由阳离子、阴离子、混合树脂层单元组成的脱盐系统。发电厂重新评估了控制脱盐系统再生和保持锅炉给水纯度的监测参数。 当发电厂开机和停机时，减少污染物就变得尤其重要，因为在重新开机时，污染物可能进入蒸汽，然后进入气轮机。 以前，发电厂使用在线型二氧化硅分析仪来监测二氧化硅，防止其进入蒸汽并沉积在气轮机中。但当二氧化硅分析仪达到报警极限（10 ppb）时，往往来不及停止锅炉给水和再生混合树脂层。微量二氧化硅已经泄漏到蒸汽中，并进入气轮机。

解决方案

       与在线型二氧化硅分析仪相反 ， 在线型硼 （Boron）分析仪经常被用作零污染监测工具， 来控制二氧化硅从离子去除工艺（例如：混合树 脂层的离子交换工艺）中泄漏出来。在其他离子 泄漏之前，硼率先从树脂层中洗脱出来（见图 1）。在线型硼分析可以检测到Z低 15 ppt 浓度的硼（见图 2），因此硼分析仪不仅能够防止二氧化硅进入锅炉，还能防止弱酸、弱碱、以及处理工艺中的其他污染物进入锅炉。

图 1. 硼、二氧化硅、电阻率的相关性 

       除了防止二氧化硅泄漏和管理树脂层耗尽之外， 发电厂还用简单、内部的方法来决定接受或拒绝 锅炉给水。总有机碳（TOC）分析法能够测量样品水中的离子形式和非离子形式的有机化合物总和。非离子形式有机物能够从处理系统漏出，并在高温高压锅炉中分解成腐蚀性酸气。在脱盐系统的后面，发电厂用 TOC 分析法来决定是否允 许水流入锅炉以产生蒸汽进入气轮机。工厂的内部标准是 TOC < 40 ppb。此时电导率大部分来自 TOC，因此冗余参数为电导率 < 0.4 μS/cm。

方程 1：电导率和 TOC

图 2.（a）Sievers*在线型硼分析仪监测超纯水中 1、2、3 或 4 样品流路中的硼，监测范围是 15 ppt  - 20 ppb。（b）Sievers* 500RL 在线型 TOC 分析 仪测量超纯水中的 TOC，测量范围是 30 ppt - 2.5  ppm。M9 在线型（c）和便携式（d）TOC 分析仪 的动态 TOC 测量范围是 30 ppt – 50 ppm，测量范 围广，测量结果稳定而准确。

结论 

        一家大型跨国电力公司使用在线型监测工具来保护设备资产、控制水处理工艺。保证蒸汽纯净，就能 提高生产效率，尽可能地减少停机时间，从而确保电力和天然气的生产、配送、销售。

参考文献

1 Sauer et al., “Boron Removal Experiences at AMD,” Ul-trapure Water, pp. 62-68, Vol. 17, No. 5, 2000年5/6月 

2 Dennis, K. (Intel); Godec, R. (GE Analytical Instruments);  Kosenka, P. (GE Analytical Instruments), “Progress Report on New On-Line Boron Analysis Research,” Executive Forum Proceedings, Watertech 2000年 

3 Sushma Malhotra (AMD), Otto Chan (AMD), Theresa Chu  (Balazs Analytical), and AgotaFusko (Balazs Analytical),  “Correlation of Boron Breakthrough versus Resistivity and  Dissolved Silica in a RO/DI System,” Ultrapure Water, pp.  22-26, Vol. 13, No. 4, 1996年 

4 Wickham, R. (IDT), Godec, R. (GE Analytical Instruments), “Controlling Boron Levels in Semiconductor UPW  using an Experimental On-Line Boron Analyzer,” Semi-conductor Pure Water and Chemicals Conference, Proceedings, pp 15-33, 2001年 

5 Johnson, E. (Micron), Somerville, K. (Micron), Godec, R.  (GE Analytical Instruments), Dunn, R. (GE Analytical Instruments), “The Analysis of Boron, Colloidal Silica, and  Reactive Silica Leakage from Primary and Secondary Regenerable Mixed Ion Exchange Beds in an UPW System,” Executive Forum Proceedings, Watertech 2002年, Portland, OR. 

6 Dunn, R.,“New Analytical Technique Promotes Elimination of Silica in Feed, Steam and Condensate Systems,” Presented at International Water Conference, Pittsburgh,  PA, 2002年10月 7 Godec, Richard, “Preventing the Release of Nano Materials from Depleting Ion-Exchange Beds by Using an  Online Boron,” Presented at ULTRAPURE WATER Conference, Portland, OR, 2011年11月, Tall Oaks Publishing, Inc.

       总有机碳TOC（Total Organic Carbon），是反映水中有机污染物总量的指标，越来越受到人们的关注。相比于传统化学需氧量（COD）的测定，TOC技术简单、快速。TOC分析仪的分析时间一般为4-6分钟，TOC传感器，比如苏伊士Sievers的CheckPoint型号，可快至15秒。快速的检测速度，使TOC的在线监测得到广泛应用。选择合适的在线型TOC分析仪，能及时报告水质异常，尽早发现制水系统或污水处理系统的问题。

       由于当前工业水处理绝大部分采用膜法工艺，工艺过程中的有机物含量是决定水处理系统成功和稳定运行的关键因素之一。检测和控制水处理工艺过程的TOC可以监控活性炭等工艺设备对有机物的去除率，降低膜清洗频率，优化水处理运行工艺，从而降低水处理系统的操作成本。

       TOC的在线监测，目前主要用于纯水的制水系统，以及环境监测的污水处理排放。应用行业主要为制药、电子、自来水、环境监测、污水处理、化工、石化等领域。这里，分别就各行业的水系统TOC在线监测，进行论述。

制YY水

       我国制药行业对制YY水TOC检测的强制要求，Z早来自于2010年版《ZG药典》。其对注射用水的TOC检测为强制项目，纯化水的TOC检测为可选项目（易氧化物或TOC任选其一），注射用水与纯化水的TOC合格限为500ppb（μg/L）。

       广大制药企业积极应对，纷纷加强对制水系统的产水质量的关注。但对于TOC的检测方式，是采用离线实验室测定，还是在线测定？

       按照2015年版《ZG药典》四部<0682>章节《制YY水中总有机碳测定法》，在线监测与离线实验室测定，都是允许的，并明确指明了离线检测可能带来的污染，及在线检测的优越性，原文见以下：

     “在线监测可方便地对水的质量进行实时测定并对水系统进行实时流程控制；而离线测定则有可能带来许多问题，例如被采样、采样容器以及未受控的环境因素（如有机物的蒸气）等污染。由于水的生产是批量进行或连续操作的，所以在选择采用离线测定还是在线测定时，应由水生产的条件和具体情况决定。”

       虽然离线实验室测定是被接受的方式，但在线测定将取样污染的风险降到Z低，是更有效、实时、可靠的方式。有前瞻性的制药企业，在实验室配备TOC分析仪之后，开始关注对制水系统，采用一点或多点的TOC在线监测。TOC在线监测正在成为制药水系统有机污染监测的趋势。

Sievers 500RL TOC分析仪器安装于制药水系统中

       对浓度很低的这类超纯水的TOC检测，Sievers分析仪积累了丰富的经验。TOC分析仪的检测器，采用ZL的二氧化碳选择性膜电导率测定技术，有效防止有机物中的其他杂原子，如N、P、S、Cl等，离子化后对电导率测定的干扰。克服了传统的直接电导率检测法，受杂原子影响造成的测定值的正的或负的偏差。

       对于在线使用中的TOC仪，如何才能方便的校准呢？针对在线监测的特点，苏伊士Sievers专门开发了ZL的集成在线取样系统iOS。不需要从连续的水源移开仪器，可直接在iOS上插入外部的标准品或样品。轻松完成仪器的验证与定期校准。

电子级水

       电子行业对生产用水的TOC，有更严格的要求。1994年我国机械工业部发布《电力半导体器件工艺用高纯水》（JB/T 7621-1994），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与100ppb。《电子级水》（GB/T11446-1997）中EW-Ⅰ级水要求TOC限值为20ppb。

       在美国ASTM标准《D 5127-99 电子与半导体工业所用超纯水标准指南（Standard Guide for Ultra Pure Water Used in the Electronics and Semiconductor Industry）》中，规定E-1、E-1.1、E-1.2级别的电子超纯水，TOC限值分别为5、2、1 ppb。

       在电子器件的生产中，任何一步湿式处理中使用的超纯水，如电镀液、蚀刻液、回收水或清洗用水等，如果水中的有机物含量高，则会在产品中引入有机污染，造成电子器件的质量问题。微电子与半导体行业，提高工艺水品质，严格控制TOC，可以提高产品的质量和产品的合格率。

      需要严密监控水质TOC的电子制造业有：半导体/芯片、TFT-LCD（Thin Film Transistor – Liquid Crystal Display，薄膜场效应管显示器，即液晶板）、HDD（Hard Disk Drive，硬盘）等。其他相关产品，如电子级化学材料（Microelectronics Materials），硅外延片（Wafer）等。

       一般来说，电子企业配备有Z高 级的超纯水生产系统，产品水中的TOC可降至几个ppb的级别。

       Sievers分析仪为电子企业的制水系统开发了专用的型号。采用苏伊士SieversZL的二氧化碳选择性膜电导率测定技术，对一些关键电子工艺的用水，如沉浸式光刻工艺，能够准确地测定水中有机氮化合物的存在，如尿素、三甲基胺（TMA）等，避免其在激光照射时分解，破坏晶片表面光阻材料的pH环境，使光致酸不能正常地离子化。这种有机污染改变了光刻工艺的控制条件设置。而传统的采用直接电导率法检测的TOC仪，往往检测不到水中存在的有机氮化合物或有机酸（如乙酸）。

       此外，苏伊士Sievers专为半导体和工业回用水设计，开发了Turbo模式。在此模式下，测定时间可缩短至4秒钟，测定范围为0.2ppb－10ppm，即时捕获瞬间的漂移。

市政自来水

       由国家卫生部制定的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749－2006），在［附录A］中规定，自来水中TOC的合格限为5ppm（mg/L）。自来水的质量控制，关系到人民的饮水安全与身体健康，至关重要。

       Sievers分析仪为自来水生产企业的制水系统专门设计了用于在线监测的TOC分析仪。采用苏伊士SieversZL的二氧化碳选择性膜电导率测定技术，有效防止有机物中的其他杂原子对电导率测定的干扰。自来水厂使用氯气消毒后，在降低微生物风险的同时，会产生消毒副产物（DBP，Desinfection-by-product），如三卤甲烷（THM）与卤乙酸（HAA）等。这些化合物在使用传统的直接电导率检测的TOC仪时，由于卤素原子在仪器中被氧化后成为相应的离子，将干扰二氧化碳的测定。Sievers分析仪使用膜电导率测定技术，排除了卤素离子对电导率测定的干扰，准确测定TOC。而采用直接电导率法检测的TOC仪，测定结果会受到此类有机物（如氯仿）严重的“假正”干扰，报告异常高的TOC数据。

污水

       随着国家“十三五”计划的出台，环境监测得到了进一步的重视。2015年4月，国务院于公布了《水污染FZ行动计划》，共计十条，简称“水十条”，其中工业废水处理是《水污染FZ行动计划》的核心内容。

       我国目前的污水标准主要执行的是《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）8和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）。在《污水综合排放标准》中，Z高允许排放浓度（即一级标准）TOC为20ppm（mg/L）。环保部门ZD控制污水排放的行业很多，包括制药、造纸、印染、食品、饮料、化工、石化、纺织、矿山等。

Sievers InnovOx在线TOC分析仪

       Sievers分析仪为污水监测，设计了专用的在线监测的TOC分析仪，型号为InnovOx在线。此分析仪使用苏伊士SieversZL的超临界水氧化（SCWO，Super Critical Water Oxidation）技术。使水在超临界状态下（375℃与3200psi），GX的氧化传统测定困难的样品基体，包括盐水、纤维素与腐殖酸等。在实现chao强氧化能力的同时，没有传统的燃烧法仪器所需要的催化剂与燃烧管的消耗与定期更换问题。在仪器的整个使用寿命中，氧化室免维护。

       测定盐水的含量Z高可达到28%（NaCl）。解决了海水、化工高盐水、地表水、污水及科研水样测定的高盐问题、颗粒物问题。

总结

       以上对TOC在线监测的应用，ZD在制药、电子、市政及污水行业，介绍了行业背景及相关的国内及国际标准。针对各个行业，Sievers分析仪提供专门的TOC分析仪型号，帮助用户轻松满足其行业应用要求。我们看到，随着ZG经济的发展，各行业开始有能力投入并开展在线监测，这必将在用药安全、饮用水安全、及环境保护方面，起到积极的促进作用。

简介 

       食品及饮料行业在生产工艺中会使用非常大量的水， 作为原料、清洗溶剂或用于加热、冷却。在考虑清洁的水对整个生产流程有多重要时，我们必须牢记用水量及实际产品产量的比例：例如，1升果汁、 红酒或者咖啡的生产需要使用800升水，而1公斤奶酪或者茶叶则需要5,000升水或者更多。¹ 

       食品及饮料行业有四大类生产商：diyi种为肉制品、 家禽制品及海鲜制品；第二种为水果及蔬菜；第三种为乳制品；第四种包括其他所有饮料生产商。在生产这四类产品的工艺中，生产用水中有杂质或被 有机物污染的情况并不少见。确定水中总有机碳含量水平的重要方法之一就是总有机碳（TOC）分析。 

       制造行业必须符合 USEPA 的清洁水行动（Clean  Water Act-CWA）规范。为了降低成本，工厂必须 优化处理流程。很多工厂为了实现优化，使用 TOC 监控，在确保用水质量的同时，能够实现成本的大大节省。若企业无法达到 CWA 的要求，则可能因为未达标而被罚款。

处理工艺是怎样的呢？

       废水处理工艺必须同时符合国际及地域规范。在生产工艺中或在废水处理设施中， 若干净的水源被污染后未经任何处理而排放，会对健康及环境造成一系列后果。 

       净水处理的diyi步是过滤可疑的固体杂质，第二步是对水进行化学处理，确保排放时水中的细菌和有 害化学物质Z小程度地进入环境。 如果水处理工艺没有很好地控制，这会对公司的排污底限有很大的影响。未经正当处理的污水将损害与水接触的表面物料，例如运输管道及储水罐等。 

       若水处理效率不高则有可能导致工厂停产，废水流路改造，甚至是污水的再处理。所有这些都将付出 昂贵的代价。

图 1. 典型的水果/蔬菜加工流程 ²

为什么使用TOC分析进行工艺优化？ 

       EPA（美国国家环境保护局）确定了五类污染物必须受到控制。这包括耗氧性物质、病原体、营养物、 无机物及合成有机化合物、热量。所有这些污染物都会影响生态系统并对水质产生负面影响。这其中可以通过 TOC 测试监控的污染物是耗氧性物质。 

       过去，企业都通过一个简单的生物需氧量（BOD）或化学需氧量（COD）的测试，来监控耗氧性物质。 如今 TOC 仪器的便利及优势逐渐被认可，EPA 允许使用 TOC 仪器来监控耗氧性物质。在 EPA 文档 40CFR，第 133.104 章节，取样及测试程序中，陈述道“若 BOD : COD 或者 BOD : TOC 的长期关联性 能被论证，TOC 测试法可以取代 BOD5 测试方法。”TOC 分析方法更快，所需时间更短，在需要确定废水流的组成时很有优势。 

       对废水进口流路，或“有负荷”的水，进行 TOC 的初 始检测。此结果将被作为基本参数，处理工厂就能了解一开始的有机物含量。确定水流中具体有多少有机碳后，能决定必须使用多少化学药剂或过滤手段来处理污水。之后再对出口水，或者“干净”水进 行检测。通过对出口水的检测，处理厂能够知道化学加药系统是否正常有效地工作着。通过对出口水的监控，工厂能够很好地监控药剂使用后的效果， 并逐渐修改或减少药剂剂量。TOC 的应用案例有：

• 原始进口水流的初次 TOC 测试应用 — 刚开始的产品清洗阶段 

• 合规放行中的第二类 TOC 测试应用 — 热烫阶段，分离阶段 

• 合规放行中的第三类 TOC 测试应用 — 设备使用阶段，冷却、清洁及包装阶段 

• 合规放行中水副产物的 TOC 测试应用 — 环保署排污许可（NPDES）放行阶段

       若 TOC 值显示放行已经合规，则处理成本立刻就节约了。相反，若一开始的废水流因为一些未知工艺的污染而造成 TOC 值上升，处理厂能基于 TOC 分析值即刻行动，纠正化学药量的投放。这种实时的更改处理，既可以帮助用户节省成本也能确保污水排放的合规性。

       若食品及饮料行业排放的废水 TOC 值常大于 200ppm，生产商可能需要增加很多费用。市政的 废水处理厂有时会因此增加额外费用，而生产商往往不认同。若排放污水中 TOC 值过高还可能被 EPA 或当地政府因违反 CWA 规范而处以罚款。 

       在废水处理工艺中若没有进行 TOC 监控，处理成本可能会增加，还有可能产生违法赔款。Sievers* InnovOx TOC 分析仪能够帮助客户监控废水处理的各个工艺，确保废水处理设施合法，并可以帮助优 化药剂的投放量，避免污水的过度处理及再处理现象。这不但节省了处理工艺中废水停留的时间，也能实时地合理添加化学药剂，从而达到Z小化成本， Z大化盈利的目的。

Sievers* InnovOx 在线及实验室 TOC 分析仪

参考文献 

1.The World’s Water 2008-2009, by Peter Gleick et  al, Island Press, waterfootprint.org. 

2.EPA 40 CFR, Sampling and Test Procedures,  section 133.104, p. 548, 7-1-07 Edition.

挑战 

       食品和饮料（F＆B，Food and Beverage）生产商在生产过程中面临着质量、效率、环保等多方面的 挑战，其中包括： 

       1.生产商必须提高生产效率 

       2. 生产商必须满足食品安全现代化法案（FSMA， Food Safety Modernization Act）的规定，以确保消费者的安全 

       3. 生产商面临减少水和资源使用量的压力 

       4. 生产效率和消费者安全方面的产品召回带来影响 

       2015 年底发布了 FSMA Z终规则和规定，要求食品饮料公司在生产过程中采取预防性控制措施，而 非反应性措施，来改善产品安全和质量控制。对生产设备进行清洁和灭菌，能够使食品饮料公司更加主动地防范质量问题。例如，在不同产品共用的生产设备上消除不同产品之间的交叉污染，对于产品安全和质量至关重要，特别是对含有过敏原的食品的安全和质量至关重要。在进行灭菌（或消毒）之前，必须先彻底清除生产设备上的污垢和产品残留物，才能确保有效灭菌。 对不干净的设备进行灭菌，不仅浪费时间和金钱， 还会损害该设备上生产的下一批产品的质量。 美国加州的一家年产 350 多种产品的食品饮料公司， 打算采用新的工艺工具来改善产品质量和安全。该公司位于环保意识很强的加州，因此公司还打算提高生产效率、减少用水量。目前公司采用 ATP 拭子测试来检测微生物污染，但不断遇到质量问题， 导致产品损失。公司意识到设备清洁验证的重要性， 想要找到一种快速、简便、可靠的方法来改善清洁过程的质量控制。

解决方案 

       该公司用配置 Turbo 模式的 Sievers* M9 TOC 分析仪成功地进行了总有机碳 （ TOC ， Total  Organic Carbon）分析，以监测原位清洁（CIP， Clean-in-place）周期后的淋洗样品，从而确认生产设备的清洁度。公司进一步改进清洁过程， 在对设备灭菌之前进行 TOC 分析，以免浪费时间对不清洁的设备进行灭菌。虽然其他技术（如 ATP 拭子测试）也能检测设备上的微生物污染， 却对于残留污垢来说缺乏测试的准确度和选择性， 而且容易产生“假正”的误报。在清洁验证过程中增加 TOC 分析，能够使用户更全面地了解设备的清洁度，排除残留污垢对设备的污染。 

       在过去 15 年甚至更长时间，制药和生物技术行业普遍采用淋洗和擦拭清洁样品的 TOC 分析法， 来确认是否从生产设备上彻底清除了活性药物化合物、辅料、清洗剂等。食品和饮料本身是有机化合物，或含有有机成分（如香料、色料等）， 因此食品饮料行业将淋洗样品的 TOC 分析法作为确定设备清洁度的GX工具。通过测量 TOC， 就能够检测到生产设备上的任何产品或清洁剂的残留物。 

结果 

       表 1 显示了在 CIP Z后淋洗的Z后一分钟内测量到的加州生产厂的吸样样品的 TOC 值。所显示的数据来自用自来水清洗后的同一设备上生产的两种不同的产品。

表 1：淋洗样品的 TOC 测量结果表明，在产品 B 的 CIP 周期 后，设备不干净。

       对该设备进行的 ATP 拭子测试结果表明，在产品 A 和产品 B 的 CIP 周期之后，设备上已没有微生物污染。但 TOC 结果清楚显示，在产品的 CIP 周期之后，该设备上仍有有机污染物或产品残留物。操作人员目视检查后确认，生产设备仍然不干净， 需要进行进一步清洁才能确保产品质量和安全。 

       在采用 TOC 分析技术之前，该公司仅仅根据 ATP 拭子测试结果来决定是否进行灭菌。这就可能导致 在不干净的设备上生产下一批产品，造成产品损失。 TOC 结果能够清楚显示设备上是否有有机残留物， 因此食品饮料企业非常愿意用 TOC 分析法来确保 产品质量和安全。此外，监测生产设备上的 TOC 数据趋势，能够使企业主动及时地解决清洁和维护问题，避免设备故障或产品不洁。

降低用水量和节省成本 

       人口增长、气候干旱、环境问题使得企业越来越重视降低用水量。清洁工艺是食品饮料企业在减 少用水量时首要考虑的问题之一。企业进行 TOC 分析来验证生产设备的清洁度，就可以在不牺牲质量的情况下缩短 CIP 周期。例如，TOC 测量时的 数据分析可以帮助企业优化 CIP 周期，确认缩短的清洁周期是否足以清除设备上的所有污垢。缩短 CIP 周期，即使每次缩短几秒钟，都可以积少成多， 大大减少用水量、节约成本。 

       在食品饮料生产设备的清洁过程中，另一个问题就 是如何确认设备在空闲一段时间后的清洁度。该加 州生产厂估计，如果减少对空闲超过规定时间的设备进行清洁的次数，每月节省的水费、劳动力成本、 化学品支出总计可高达 1 万美元。该家工厂很快就会采用淋洗样品的 TOC 分析法来确定空闲后的设备是否仍然干净，以避免进行不必要的 CIP 周期。

生产设备故障排除 

       该加州食品饮料生产厂使用配置吸样模式的 Sievers M9 TOC 分析仪来监测整个设备的多个取样点，他们发现有一段生产设备在 CIP 周期中未能被正确淋洗。生产厂从生产容器的上游和下游的几个端口取样，用 TOC 测量结果来确定故障位置（见图1）。生产厂找到问题所在之后，就能够更改未来 CIP 周期中的水流，并进行工程方面的改变。

图1：生产容器上游和下游的吸样样品的 TOC 分析显示了故障的位置。

投资回报 

       该加州食品饮料生产厂在 36 小时的生产时段中 生产多达 50 批产品。如果在生产时段中发生问题、造成产品损失，就会浪费掉至少 20 万美元。 在确定灭菌前的设备清洁度时， TOC 测量法比其他方法都更加准确，能够将产品损失的风险Z小化。因此工厂在生产过程中进行 TOC 分析的投资回报，远远大于购买分析仪的成本，一个生产时段后即可收回成本。 此外，一个生产时段之后，通常需要 3 到 7 天才 能确认产品可以安全销售。在此期间生产不能停止，通常还会完成 2 到 3 个生产时段的生产。如果diyi个生产时段中有未纠正的问题，在发现问题之前就会累计造成 60 多万美元的产品损失。 TOC 分析是一种简便的方法，能够以近乎实时的速度检测出清洁周期中的任何问题，避免发生产品和资金的严重损失。 用 TOC 分析法来优化 CIP 周期、减少水量，还能 提高生产效率，每月节省数万美元的劳动力成本、 水费、化学品支出等。

Sievers M9 TOC 分析仪 

       在此应用中，所选用的 TOC 分析仪应具有较宽的 动态范围、能够分析自来水基体（因为许多食品饮 料厂用自来水清洁设备）、能够快速提供可用于决策的可靠数据。该加州生产厂选用的 Sievers M9  TOC 分析仪，可以分析 0.03 ppb 至 50 ppm TOC 的样品，采用 EPA（美国环保局）和标准方法 （Standard Methods）所批准的方法来分析城市自来水。该款分析仪每年只需校准一次，无需载气。 此外，M9 还能运行在线样品和吸样样品，这就使其能够用于很多取样位置，以及整个设施的淋洗水流。 

       操作人员用配置 Turbo 模式的 M9 对 CIP 淋洗进行在线分析，能够实时监测设备的淋洗过程。此外， 还可以在整个淋洗周期的各个点、同一设备部分的 各个取样位置、以及多个设备部分上进行吸样取样。 将在线分析和吸样（旁线 at-line）分析结合起来， 就能清楚地看到清洁过程的效率，看到 CIP 周期或设备本身问题的早期征兆。

结论 

       该加州食品饮料厂使用 Sievers M9 TOC 分析仪进 行 TOC 分析，改善了清洁过程的效率和质量控制。 事实证明，TOC 分析法比其他方法更加准确，更 能帮助厂家确认设备的清洁度，从而帮助厂家做出 正确决策、避免产品损失。在食品饮料生产中采用 TOC 分析法还有更多的优势，这些优势都可以通过优化 CIP 周期、排除生产过程故障来实现。

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

       在微电子超纯水(UPW)应用中，水系统中的总有机碳(TOC)浓度极低，通常为亚ppb级。本文介绍如何优化微电子超纯水应用中的在线总有机碳分析，包括操作步骤指导。苏伊士等厂商生产的分析仪，检测限均在0.02至0.03ppb之间。典型的超纯水系统的TOC浓度在0.2至0.4ppb之间，或者说仅比分析仪的检测限高一个数量级。当要测量的TOC浓度非常接近分析仪的检测限时，我们可以优化分析仪的性能以获得理想的测量结果，但此时的校准方法必需有别于测量高TOC时所采用的校准方法。

硬件选择

       苏伊士专门为微电子应用设计了两款TOC分析仪—Sievers^® M9^e和500 RL^e。虽然这两款分析仪有着相似的低浓度测量性能，但Sievers M9^e使用酸剂和氧化剂，因而能测量2.5ppm(2.5ppm是Sievers 500RLe的测量上限)以上的TOC值，还能测量高IC值，或测量pH不是中性的水样。酸剂和氧化剂会向样品中引入痕量有机物，本文稍后介绍对此的空白校正程序。如果不是特别需要使用酸剂和氧化剂，我们建议您在应用中使用Sievers 500 RL^e分析仪。

       Sievers 500 RL^e有两种配置可供选择—“集成在线取样器(iOS，Integrated On-line Sampler)”和“不锈钢取样块(Stainless Steel Sample Block)”。iOS可以进行在线测量，并能在不切断样品连接的情况下将吸样样品或参考标样送入分析仪，非常便捷。iOS对校准和确认校准特别有用。

       由于后面提到的原因，对于测量低ppb和亚ppb的TOC分析仪来说，传统的校准意义不大。因此，我们建议在低ppb和亚ppb应用中使用配置不锈钢取样块的Sievers 500 RL^e。取样块不仅能降低仪器成本，而且能形成更适合低ppb和亚ppb应用的封闭式取样系统。

校准和自动归零

       影响分析仪校准的两个因素是“增益(gain)”和“偏移(offset)”。“增益”影响校准曲线的斜率，“偏移”影响校准曲线通过零点的位置。这两种因素对仪器分析性能的影响力的大小取决于超纯水系统的TOC浓度和分析仪的测量范围之间的关系。超纯水系统的TOC浓度越接近分析仪的检测限(或接近于零)，自动归零在优化分析仪性能时所起的作用就越大，而校准的作用就越小(见图 1)。

图1：TOC校准

       可以用低ppb或亚ppb TOC校准标样来校准要测量的范围吗？用于制备校准标样的样瓶，即便经过Z严格的清洁，认证的TOC都仅低于10ppb，因此无法用于制备亚ppb校准标样。此外，样瓶和校准标样的制备过程会给标样带来TOC误差(通常会增加几个ppb的TOC)，因此校准标样仅在称重误差和测量误差可以忽略不计的几百ppb以上的范围有效。当分析仪在校准点附近工作时，调整上述浓度(如1ppm校准)下的校准(增益)会对报告结果的准确性产生正面影响，但当分析仪在低于校准点几个数量级的浓度(接近于零)下工作时，调整校准就对报告结果的影响非常小。

       从图1中可以看出，将校准曲线移至Z坏情况的校准上限或下限时，对亚ppb下的仪器响应没有影响。

TOC自动归零

       在低浓度下，改变零点或“偏移”对仪器性能的影响Z大，Z能保证测量的可靠性，Z有利于“仪器到仪器”的一致性(见图2)。

图2：TOC 自动归零

        苏伊士Sievers M9^e和500 RL^e用自动归零(Auto-Zero)来确保分析仪在没有 TOC 的情况下报告为零。分析仪的手册对自动归零有详细的说明。自动归零非常有用，能够帮助优化分析仪的低 TOC 测量性能，并有利于达到“仪器到仪器”的一致性。

Sievers M9^e和500 RL^e的

TOC自动归零策略

       在漂洗新安装的分析仪或进行维护工作时，分析仪的零点都会受影响。水系统的特性(例如水系统中的无机碳含量)也会对零点产生较小影响。因此，我们建议进行以下自动归零过程，以保持分析仪的Z佳性能：

       在安装新分析仪后的漂洗期间，应每天运行自动归零，运行一周左右。在diyi周之后到diyi个月结束前，每周运行一次自动归零。在diyi个月之后，每月运行一次自动归零，并保持此运行频率，因为预计以后不会有明显变化。

       在进行日常维护(包括更换紫外灯、样品管、去离子树脂盒等)之后，应漂洗分析仪一整天，然后进行自动归零。此时无需进行校准。如果此时进行校准，校准虽没有坏处，但也没有好处，还会延长预防性维护后( post-PM, post-Preventative Maintenance )的漂洗时间，因为系统需要时间从接触PPM浓度的校准标样后恢复过来。在进行初次预防性维护后的自动归零之后，可以在一周后重复运行自动归零程序，然后恢复到典型的每月自动归零常规操作。

       如果将分析仪移动到新位置，应在读数稳定后运行自动归零。与日常维护一样，可以在一周后再次运行自动归零，然后恢复典型的每月自动归零常规操作。

       如果进行了重要的维修工作(即更换主要部件)，应在维修后进行校准，以确保分析仪的基本性能不变。对于配置了不锈钢取样块的分析仪，可以临时安装iOS以便进行校准。Sievers维修技术人员都经过培训，具备执行此项服务的能力。

Sievers M9^e和500 RL^e分析仪的

电导率自动归零

       苏伊士Sievers M9^e和500 RL^e也具有电导率自动归零功能。TC和IC通道的温度和电导池只接触到含有少量CO₂的去离子水，因而无需针对电导率的增加而进行校准。随着时间推移，当离子污染物从电导池浸出时，电导池的偏移就会发生变化。电导率自动归零校准任务能够调整TC和IC池的偏移。

       与TOC自动归零不同，电导率自动归零无需经常进行。我们建议在诊断负TOC值时运行电导率自动归零。只可由技术支持或现场服务工程师来运行电导率自动归零。

Sievers M9^e TOC分析仪试剂空白

       不使用试剂的Sievers 500 RL^e专用于测量亚ppb级的TOC值。Sievers M9^e常用于高TOC应用，包括需要添加氧化剂来测量ppm级的TOC应用，或需要酸化样品和去除IC的高浓度无机碳的系统监测。在有些应用中，样品的TOC很低，但电导率或IC很高，这时就需要使用Sievers M9^e的功能来进行理想的TOC测量。

       超纯水应用无需使用氧化剂，本文讨论的操作程序只适用于酸剂。Sievers M9^e使用电子级酸剂，但电子级酸剂也会向样品中引入痕量的有机污染物，这些有机物对低浓度读数的影响虽小，但仍不可忽视。Sievers M9^e(固件1.06及更高版本)带有自动酸剂空白(Reagent Blank)程序，能测量酸剂实际产生的有机污染物的量，并根据所选流量来应用偏移量，从而将有机污染物从报告的TOC值中扣除。

       各个酸剂盒所产生的痕量有机污染物稍有不同，每次在安装新酸剂盒后，都需要运行试剂空白程序。

简介 

化肥生产厂将空气和岩石等原料转化为高品质养料供给植物。长期以来，化肥生产的流程未变，但生产技术和 技巧已经有了显着变化。1

化肥生产厂致力于改进工艺、限制排放、节约成本、提高产品质量，同时确保工作环境的安全 1。要想实现以上目标，至关重要的一点就是控制生产过程中的有机碳水平。

挑战 

原料质量不稳： 化肥厂使用各种来源的无机原料，包括硝酸、盐酸或磷酸盐，其质量和有机污染物常有差别。如果原料中的有 机污染物含量过高，就会严重影响Z终产品的质量。如 果能够尽快、尽早确定进料的质量，就能控制生产工艺和产品质量，从而节省时间、资金、材料。

硝酸类化肥的含碳量： 当可燃性物质（即有机物）的含量超过一定水平时，硝 酸化肥的燃烧和爆炸风险就会增加。在造粒过程中，脂 族长链等有机化合物是不可或缺的，它们能提供颗粒强 度和支持。出于运输和储存目的，规则要求硝酸化肥的 总碳含量不超过 0.2％。2,3

颗粒的抗结块性： 控制硝酸化肥的抗结块性也有助于确保Z终产品的质量。 抗结块剂是长烃链，加入化肥颗粒中使其分子稳定。控 制颗粒结块的关键是评估喷洒工艺质量的能力。

测定尿素硝酸液态化肥中的酰胺氮： 尿素硝酸（UAN，Urea Ammonium Nitrate）溶液被称 为 21 世纪的化肥。该化肥含有氮的所有形式，即使在 植物休眠期，也能满足植物对氮元素的需求。必须分别 量化 UAN 液体化肥中三种形式的氮 [即铵离子 NH4+、硝酸根离子NO3-、酰胺 NH2（来自尿素 CO(NH2)2]，以确 定该化肥的强度。目前这种量化是通过人力和时间密 集型的实验室工作来完成的 4。只有快速测出数据才能及时有效地批准放行产品批次。6

在尿素生产中损失的尿素： 尿素越来越多地用作化肥生产的重要原料，每个硝酸 生产厂都有尿素生产车间。尿素是由氨和一氧化碳在 需要多个热循环的过程中产生的。尿素生产中有一项 非常重要的工作，就是精确测量生产中损失的尿素， 或随废水、冷却水、冷凝物一起被排放掉的尿素。但 尿素是一种难以氧化的化合物，因此很难测量。目前 人们用复杂的滴定方法来测量尿素，通常需要 1-3 天 才能完成，这对实验室和生产管理人员提出了挑战。 只有找到快速定量分析排放物中的有机氮的方法，才 能将尿素含量同其它形式氮（硝酸盐和氨）的含量区 分开来，从而使GX生产所需的实时决策成为可能。

解决方案

生产运营、质量控制、实验室等部门的管理人员需要快速可靠的分析方法。总有机碳（TOC，Total

Organic Carbon）分析是一种兼有包容性和非专属性的测试方法，能够测量所有的有机碳分子的浓度5。同欧盟条例4所述的方法相比，以实时（在线）或抓样（实验室）模式进行的有机化合物监测，能够及时提供化肥生产和产品的宝贵和准确的信息。

Sievers*InnovOx TOC分析仪用超临界水氧化技术（SCWO,Super Critical Water Oxidation），将有机碳分子氧化成二氧化碳，然后用非分散红外（NDIR,Nondispersive Infrared）检测法对其进行定量分析。

在用SCWO技术时，有机物高度可溶，而无机盐即使浓度很高也不可溶，这就提高了氧化效率，以及测量侵蚀性和复杂基质中的TOC的能力。Sievers InnovOx分析仪能够测量含有悬浮、胶状、溶解化合物的样品中的TOC颗粒（<800μm）和溶解的TOC。

优势

TOC分析是快速而简便的分析方法：

可以在几分钟内（5-20分钟，取决于具体方法）完成TOC测量。

TOC分析是可重复的和准确的分析方法：

TOC分析只需有限的人为干预和实验室操作，分析的准确性和重复性高。TOC分析仪能测量复杂基质中的TOC（Z 低浓度甚至在2 ppm以下），能充分氧化样品中的有机分子。分析仪能够精确分析含有微粒、高浓度多种离子、低pH或高pH等各种样品。

TOC分析是工作安全的技术：

TOC分析不使用或产生有毒或对环境有害的物质。分析仪只用环境空气、去矿物质水和简单试剂进行分析。可以将仪器产生的废液排放到普通废液排放处。

结论

在化肥生产过程中进行严格的分析控制，对工艺优化和Z终产品质量保障来说至关重要。TOC分析法允许工厂在质量控制实验室内或生产流程中测量和监测有机物。6

Sievers InnovOx分析仪提供化肥生产厂所需的准确、快速、可靠的分析。分析仪有理想的稳健性和样品处理能力，能够对复杂基质进行准确的TOC测量，甚至可以应用于难氧化分子（如尿素）。

挑战 

许多行业都需要掌握盐水或卤水溶液中的有机杂质的含 量，以保证产品质量、过程控制、资产保护。能够准确 评估这些溶液的质量，是决定应用适用性的关键。上述行业包括海水淡化、石油和天然气、氯碱和制药/生物制药等。 

典型的卤水溶液是水基样品，含有微粒和溶解的碳氢化 合物，以及溶解的氯化钠（NaCl）或其它盐。海水一般 是 3.5 - 4.5％的卤水溶液，氯碱样品是高达 28％的卤水 溶液。 

选择总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）作为衡量卤水质量的参数，是评估有机杂质的有效方法。所选的分析仪器必须满足化学兼容性，而且必须确定氧化效率。 

在测量 TOC 时，盐基质给分析仪器带来了挑战。在 UV-NDIR 类系统中，侵蚀性的样品基质会损害红外源，大幅降低其工作效率。在燃烧类技术中，会发生催化剂中 毒及燃烧管变得不透明。设备一旦遭受卤水溶液的侵害， 就需要进行彻底的维护和修理。

解决方案 

Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，能够定量分析高 浓度盐基质中的 TOC，具有高准确度、精确度和灵敏度。超临界水氧化技术通过去除无机干扰物来使氧化率Z大 化。例如，分析仪通过增加分析量，达到饱和 NaCl （6M）溶液的 50 μg/L（ppb）碳的检测限（LOD， Limit of Detection）。分析仪能够耐受溶解的和悬浮的 固体颗粒，能够抵抗分析过程中产生的盐酸的腐蚀。分析仪还具有其他优势，其中包括：

- 无需催化剂，无燃烧管结垢或退化 

- 低耗材成本，只需更换管子、密封件、卤素捕集器 

- 无需气泵，分析仪可以使用环境空气来操作

-可以用 Sievers InnovOx Online 在线型分析仪来 实时产生过程数据，或用 Sievers InnovOx ES 实 验室型分析仪来产生离线数据组

在以下的卤水分析中，Sievers InnovOx（实验室型或 在 线 型 ）用邻苯二甲酸氢钾（ KHP， Potassium  Hydrogen Phthalate）来校准。分析仪在不可去除有 机碳（NPOC，Non-purgeable Organic Carbon）的 模式下运行样品。

1.在氯碱膜电解过程中使用 28％ NaCl，TOC 限值 小于 10 ppm  

2. 在制药/生物制药浸出和提取物应用中，用 6M  NaCl 溶液，其中 TOC 污染必须极小 

3. 海水处理

结果

1.在氯碱膜电解过程中，用 28％ NaCl 用自动进样器在无人操作的情况下对含有 5 ppm TOC 的氯碱卤水样品进行 140 次分析，运行时间约为 12 小时。表 1 是数据总结，其中 σ 是标准偏差，RSD 是 相对标准偏差。

表 1：Sievers InnovOx 饱和 NaCl 的 TOC 结果

表 1 中的结果显示，仪器的相对精确度优于 4％。在 如此长时间的运行中，分析不受干预，分析仪无需维 护，这进一步说明 Sievers InnovOx 不受 28％NaCl 基 质的影响。

2. 高纯度卤水（6M NaCl）的低浓度 TOC 定量分析（制 药/生物制药浸出和提取物应用）

分别将 0.25、0.40、0.60 ppm 的蔗糖加标到 6M NaCl 溶液中，然后用 Sievers InnovOx 进行分析，由此来确 定高纯度卤水中的 TOC 回收率的精确度和准确度。表 2 中的结果显示，相对于加标值，回收率的偏差在 5% 以 内。甚至在低于 0.50 ppm 时，相对精确度也好于 15%。 在 0.25 - 0.60 ppm 范围内的回收性能进一步表明， Sievers InnovOx 适用于分析 6M NaCl 中的小于 1 ppm  的 TOC。

表 2：Sievers InnovOx 对 6M NaCl 中低于 1 mg/L 的 TOC 结果

3. 海水处理 在海水处理应用中，海水经过几个步骤的处理，在每个 处理步骤之后检查有机物含量，以确保Z 佳性能和出水 质量。分析结果如表 3 所示。

表 3：Sievers InnovOx 在海水应用中 的 TOC 结果

表 3 中的结果显示，相对精确度优于 6％。有机物含量 随工艺步骤而降低，表明有机物被有效去除。这就证明 了 Sievers InnovOx 适用于测量有机物。即使当 TOC 浓 度小于 1 ppm 时，分析仪都具有良好的适用性。

技术 

Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，将有机碳分子 氧化成二氧化碳，然后用非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术对其进行定量分析。 

在超临界水氧化过程中，样品在水的热力学临界点以 上被加热加压。在此条件（375˚C 和 220 bar）下， 水成为超临界液体，有机物高度可溶，而无机盐不可 溶。这些条件能够提高氧化效率，使分析仪能够有效 测量侵蚀性和复杂基质中的 TOC。 

Sievers InnovOx 除了测量溶解的 TOC 外，还能测量 含有悬浮物质的样品中的 TOC 微粒（<800 µm）。

建议 

在用吸样来监测多个位置时，可以使用 Sievers  InnovOx ES 实验室型分析仪，此款仪器可以配置可选 的空气过滤器。此选项可以使用环境空气作为分析仪 的载气，无需加压的氮气或仪器气体。自动进样器Z 多可以配置 120 个 35 mL 样品管，或者 63 个 40 mL 或 60 mL 样品瓶。此外，在应用中还可以使用可选的 搅拌台和清洗台。我们建议使用上述选项来保持样品 的均匀性，而且便于日常清洁自动进样器的针，以及 防止卤水腐蚀设备。 

当需要连续的实时数据时，可以使用 Sievers InnovOx 在线型分析仪来分析卤水。我们建议配置 PTFE 样品阀来防止卤水腐蚀。此外，应在防护罩内安装吹扫空 气加湿器，以防腐蚀性环境气体和水溅起。

结论 

Sievers InnovOx 分析仪用于有效地、GX地分析复杂 水性基质中的有机碳含量，包括含有高浓度无机盐的 溶液中的有机碳。分析仪结合了 SCWO 氧化法与 NDIR 检测法，可以定量分析饱和盐溶液中的低 ppm  TOC。

挑战 

       许多行业都需要掌握盐水或卤水溶液中的有机杂质的含量，以保证产品质量、过程控制、资产保护。能够准确 评估这些溶液的质量，是决定应用适用性的关键。上述 行业包括海水淡化、石油和天然气、氯碱和制药/生物 制药等。 

       典型的卤水溶液是水基样品，含有微粒和溶解的碳氢化 合物，以及溶解的氯化钠（NaCl）或其它盐。海水一般 是 3.5 - 4.5％的卤水溶液，氯碱样品是高达 28％的卤水 溶液。 

       选择总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）作为衡量 卤水质量的参数，是评估有机杂质的有效方法。所选的 分析仪器必须满足化学兼容性，而且必须确定氧化效率。 

       在测量 TOC 时，盐基质给分析仪器带来了挑战。在 UVNDIR 类系统中，侵蚀性的样品基质会损害红外源，大幅降低其工作效率。在燃烧类技术中，会发生催化剂中 毒及燃烧管变得不透明。设备一旦遭受卤水溶液的侵害， 就需要进行彻底的维护和修理。

解决方案 

       Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，能够定量分析高 浓度盐基质中的 TOC，具有高准确度、精确度和灵敏度。 超临界水氧化技术通过去除无机干扰物来使氧化率Z大 化。例如，分析仪通过增加分析量，达到饱和 NaCl （6M）溶液的 50 μg/L（ppb）碳的检测限（LOD， Limit of Detection）。分析仪能够耐受溶解的和悬浮的 固体颗粒，能够抵抗分析过程中产生的盐酸的腐蚀。分 析仪还具有其他优势，其中包括：

-无需催化剂，无燃烧管结垢或退化 

-低耗材成本，只需更换管子、密封件、卤素捕集器 

-无需气泵，分析仪可以使用环境空气来操作

-可以用 Sievers InnovOx Online 在线型分析仪来 实时产生过程数据，或用 Sievers InnovOx ES 实 验室型分析仪来产生离线数据组

       在以下的卤水分析中，Sievers InnovOx（实验室型或在线型 ）用邻苯二甲酸氢钾（ KHP， Potassium  Hydrogen Phthalate）来校准。分析仪在不可去除有 机碳（NPOC，Non-purgeable Organic Carbon）的 模式下运行样品。 

1.在氯碱膜电解过程中使用 28％ NaCl，TOC 限值 小于 10 ppm  

2.在制药/生物制药浸出和提取物应用中，用 6M  NaCl 溶液，其中 TOC 污染必须极小 

3.海水处理

结果 

1.在氯碱膜电解过程中，用 28％ NaCl 用自动进样器在无人操作的情况下对含有 5 ppm TOC 的氯碱卤水样品进行 140 次分析，运行时间约为 12 小时。表 1 是数据总结，其中 σ 是标准偏差，RSD 是 相对标准偏差。

表 1：Sievers InnovOx 饱和 NaCl 的 TOC 结果

       表 1 中的结果显示，仪器的相对精确度优于 4％。在 如此长时间的运行中，分析不受干预，分析仪无需维护，这进一步说明 Sievers InnovOx 不受 28％NaCl 基质的影响。

2. 高纯度卤水（6M NaCl）的低浓度 TOC 定量分析（制 药/生物制药浸出和提取物应用）

       分别将 0.25、0.40、0.60 ppm 的蔗糖加标到 6M NaCl 溶液中，然后用 Sievers InnovOx 进行分析，由此来确 定高纯度卤水中的 TOC 回收率的精确度和准确度。表 2 中的结果显示，相对于加标值，回收率的偏差在 5% 以 内。甚至在低于 0.50 ppm 时，相对精确度也好于 15%。 在 0.25 - 0.60 ppm 范围内的回收性能进一步表明， Sievers InnovOx 适用于分析 6M NaCl 中的小于 1 ppm  的 TOC。 

表 2：Sievers InnovOx 对 6M NaCl 中低于 1 mg/L 的 TOC 结果

3. 海水处理 在海水处理应用中，海水经过几个步骤的处理，在每个处理步骤之后检查有机物含量，以确保Z 佳性能和出水质量。分析结果如表 3 所示。 

表 3：Sievers InnovOx 在海水应用中的 TOC 结果

表3中的结果显示，相对精确度优于6％。有机物含量随工艺步骤而降低，表明有机物被有效去除。这就证明了Sievers InnovOx适用于测量有机物。即使当TOC浓度小于1 ppm时，分析仪都具有良好的适用性。

技术

Sievers InnovOx分析仪采用超临界水氧化（SCWO，SupercriticalWater Oxidation）技术，将有机碳分子氧化成二氧化碳，然后用非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术对其进行定量分析。在超临界水氧化过程中，样品在水的热力学临界点以上被加热加压。在此条件（375˚C和220 bar）下，水成为超临界液体，有机物高度可溶，而无机盐不可溶。这些条件能够提高氧化效率，使分析仪能够有效

测量侵蚀性和复杂基质中的TOC。

Sievers InnovOx除了测量溶解的TOC外，还能测量含有悬浮物质的样品中的TOC微粒（<800µm）。

建议

在用吸样来监测多个位置时，可以使用SieversInnovOx ES实验室型分析仪，此款仪器可以配置可选的空气过滤器。此选项可以使用环境空气作为分析仪的载气，无需加压的氮气或仪器气体。自动进样器Z多可以配置120个35mL样品管，或者63个40mL或60mL样品瓶。此外，在应用中还可以使用可选的搅拌台和清洗台。我们建议使用上述选项来保持样品的均匀性，而且便于日常清洁自动进样器的针，以及防止卤水腐蚀设备。

当需要连续的实时数据时，可以使用Sievers InnovOx在线型分析仪来分析卤水。我们建议配置PTFE样品阀来防止卤水腐蚀。此外，应在防护罩内安装吹扫空气加湿器，以防腐蚀性环境气体和水溅起。

结论 

Sievers InnovOx 分析仪用于有效地、GX地分析复杂 水性基质中的有机碳含量，包括含有高浓度无机盐的 溶液中的有机碳。分析仪结合了 SCWO 氧化法与 NDIR 检测法，可以定量分析饱和盐溶液中的低 ppm  TOC。

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。

总有机碳（TOC）和电导率数据适用于各种生命科学应用，可确认纯化水的化学纯度，并证实设备的清洁度，了解工艺和过程控制。

使用Sievers分析仪进行

TOC和电导率分析的ZJ实践

采样因分析人员而异，因此应进行广泛的培训并做好记录，以限制样品的可变性，尤其是在使用棉签擦拭法进行清洁验证时。预防可能污染样品的干扰化学品也很重要。

选择适用于相关应用的高质量消耗品，对TOC和电导率的精确检测至关重要。除了提供专用样品瓶和各种经认证的标准品以外，苏伊士还可提供适用于独特应用的定制标准品。

基于风险，确定系统适用性、确认程序的合适频率。系统适用性使用蔗糖和苯醌这两种化合物的相对回收率进行评估，并以内部确定的基于失效风险的频率进行。

在相关点或其附近进行单点确效，以确认准确性。

确定并验证相应的流量是否具有一致性并且符合方法论。分析清洁验证样品时，通常应预估更高的TOC浓度，因此，建议应确定合适的化学氧化剂使用量。

验证TOC方法论时，相关要求应参考ICH Q2（R1）。同样，要对仪器本身进行确认时，仪器、方法论和验证的ZG置信度应参考USP <1058>确认分析仪器。

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在制药和食品等行业无菌产品的制造和医疗卫生体系器械的消毒灭菌应用,纯蒸汽/清洁蒸汽在生产过程中是

必不可少的,具有非常重要的作用和用途,对于蒸汽的品质,在检测蒸汽的非凝结性气体、过热度和干度的同时,还需要检测蒸汽凝结成水以后的其他品质,比如电导率,pH, TOC, 内毒素, 菌群等理化指标。如何将蒸汽在不受任何污染的情况下,高效快速冷却成凝结水,并取样到实验室进行需要的指标和参数的分析,是非常关键的。采用便携式的蒸汽取样冷却器可简单而且方便快速地解决该问题。

依据行业FDA和cGMP要求设计制造，可移动，接装方便。满足不同现场使用情况，配置蒸汽不锈钢连接软管。取样器换热管采用无菌级316L不锈钢管，降低污染风险。

设备为纯风冷设计，无需外接冷凝水或添加其他冷却媒介，自带冷却风扇和散热装置，操作便捷。

产品特点

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TOC在水质监测中发挥着越来越重要的作用，成为判定水体健康的又一重要指标的检测，通过TOC监测可以直接反映出水体受有机物污染的程度。

从l9世纪30年代起就用来作为检测水中有机物的指标，到19世纪60年代，新的检测方法产生后，测定过程快速简便，精确度高。

总有机碳在线分析仪是一款专门用于在线检测纯化水、注射用水、超纯水等去离子水中总有机碳的仪器，可以通过机器自身控制，也可由安装在计算机上的软件控制，并进行数据的分析处理，功能更完善，显示内容丰富，数据查询方便，操作简单。

技术参数
电源：（100-240）VAC 50/60Hz
功率：100W
示值误差：±3%
重复性：RSD≤3%
检测范围：（0-1600.0）μg/L

第三方纯蒸汽质量检测、纯蒸汽品质检测，纯蒸汽验证
通常由纯蒸汽发生器产生的蒸汽，其冷凝应符合WFI的要求。纯蒸汽广泛用于制药行业的许多领域，如灭菌罐、高压灭菌器、过滤器和管道系统，以及灭菌器中的产品。此外，它还用于洁净室系统中的空气润湿。
由于以下原因，需要进行蒸汽测试：
检查蒸汽质量。根据 HTM 01-01、HTM 2010 和 EN 对工厂/公用事业/清洁/纯蒸汽发生器、蒸汽分配系统和蒸汽供应进行认证，285.To 立即满足您的监管机构/质量保证要求。
进行了所有强制性的测试，以检查纯蒸汽的质量。所有测试，测试方法以及标准指南如下：
A）测试类型 - 不凝性气体测试，干燥度测试和过热测试.
B）测试方法 - 物理测试
C）指南参考 - HTM 01-01，HTM 2010，EN 285。