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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）。

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。

       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。

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 

哥伦比亚的知名制糖企业 Ingenio Pichichi 的主要生产活动是加工甘蔗，为国内外客户提供各种各样的糖产品。糖厂重视环保和GX运营，追求高盈利。 糖厂每天加工约 4300 吨甘蔗，出产蜂蜜制品、原 糖、白糖、红糖等多种糖产品。由于产量巨大，优化生产并防止昂贵的产品泄漏到生产工艺之中就变得至关重要。糖厂的现场实验室收集数据，帮助糖厂做出可提高生产效率和节省成本的决策。

将甘蔗加工成可出售的商品，需要涉及到一系列工 艺步骤，包括粉碎、澄清、过滤、蒸发、结晶、离心。在蒸发阶段，需要用多级蒸馏系统来浓缩糖汁。 锅炉为第 一阶段供应清洁蒸汽源，第 一阶段产生的蒸汽进入下一阶段，然后继续进行其他步骤。Z 后阶段产生的蒸汽被压力冷凝器冷凝成冷凝水后，被收集到冷却罐中。每个阶段的冷凝水都会被收集到冷却罐中，以后用作冷却水。

为了保护锅炉和冷凝器等设备，冷凝水不可含有糖或糖汁，以免造成产品损失、降低工厂利润。因此， 快速有效地监控产品泄漏或运行故障就变得非常重 要。及早发现产品泄漏，能够帮助操作员及时停止、 改变、或改进操作，避免损坏设备或增加成本。

图 1. Sievers* InnovOx 实验室型 TOC 分析仪用于泄漏检测

解决方案 

从前，糖厂是用 pH 值、电导率、碱度、白利糖 度（Brix Degree）、HPLC 分析等方法来检测产品泄漏。在正常环境下，糖分子不会电离，其 pH 值为中性，因此上述大多数方法都不适用于检测糖泄漏。在高温高压的生产过程中，糖分子会分解，成为能够导致沉积、腐蚀、结垢的破坏性化合物。此外，当糖分子分解时，会失去原有的 HPLC 特征峰。这就使得工厂需要一种快速、 可靠、准确的方法来监测糖。

糖是由碳、氢、氧组成的碳水化合物。通过测量 TOC 总参数，精确量化溶液中的所有有机化合物， 就能很容易检测出糖。TOC 分析仪的工作原理是， 将有机分子氧化成二氧化碳（CO2），然后检测逸 出 的 二氧 化碳 。 Ingenio Pichichi 糖厂 购买 了 Sievers* InnovOx 实验室型 TOC 分析仪（见图 1）， 用来表征和分析系统。这帮助糖厂建立了蒸汽、冷 凝水、冷却水的控制限，从而帮助糖厂优化生产工 艺、提高生产利润。应当在以下几个地点监测 TOC：

• 第 一台锅炉的进水 

• 每个阶段产生的冷凝水 

• 冷却罐的进水和出水

Sievers InnovOx 实验室型分析仪采用超临界水氧化（SCWO，Super Critical Water Oxidation）和 非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术，能够监测 50 ppb（µg/L）至 50,000 ppm （mg/L）碳浓度范围。糖厂预期的常规 TOC 值大概在 200 至 500 ppm 范围内，但如果发生运行故障或产品泄漏，碳浓度会达到 5,000 至 20,000  ppm TOC 峰值。

结论 

TOC 分析是简便而准确的分析方法，能够检测出导致代价昂贵的设备损坏和生产损失的产品泄漏事件。哥伦比亚的知名制糖企业 Ingenio Pichichi 需要改进水系统的监测和性能。粉碎过程的蒸发阶段， 包括不间断的蒸汽和冷凝水的反复加热和冷却阶段， 是糖泄漏的多发阶段。Ingenio Pichichi 糖厂使用 Sievers InnovOx 实验室型 TOC 分析仪对上述关键阶段进行 TOC 监测，实现了利润目标，同时达到了环保和运营目标。

       水是生命之源，是人类和众多生物赖以生存的基础，而在制药领域，水质更是影响药品质量的关键要素，制YY水达标与否，对制药企业来说至关重要。那么在制药过程中，如何判断水质是否达标?有行业人士指出，相关制药水质检测仪是制YY水质量保证的“标尺”，随着技术的不断进步，越来越多完善的制药水质检测方案将为制YY水保驾护航。

       据了解，在药品生产工艺中，制YY水包含饮用水、纯化水、注射用水、灭菌注射用水。根据2000ZG药典规定，饮用水是不能直接用于制剂的制备或试验用水，因此制YY水生产必须配备完整的制YY水系统，且制YY水的制备需从生产设计、材质选择、制备过程、贮存、分配、使用等均应符合生产质量管理规范的要求。为确保制药水质万无一失，为生产高质量的产品提供优质的水源，制药水质检测仪器----总有机碳分析仪在整个制YY水生产工艺过程中的地位举足轻重。

RT1901B总有机碳分析仪（在线、离线一机两用，适用于制YY水测定总有机碳含量）

       随着工农业生产的迅速发展，饮用水源污染日益严重，相当多的有机污染物存在于水中，将直接影响水体的质量，对我们的生活和生产造成危害。饮用水水质不断恶化。而饮用水水质的好坏与发生肿瘤、癌症的关系极大。世界卫生组织和国际癌症病研究机构通过大量的数据资料证实，现时发生癌症的50 %是由饮食不当造成的，而其中相当重要的是饮用水质量差 。

       各级政府把保护饮用水源和污染FZ纳入当地经济、社会发展规划和水污染FZ规划，以环保定生产，环保不过关，一切都免谈！工业水污染排放，强制实施TOC总有机碳等相关污染物指标的检测。

        RT1901E总有机碳分析仪（地表水、地下水、生活污水、工业废水中总有机碳(TOC)的测定，应用于环境监测、城市给排水、疾病控制、化工电力等行业。）

       只有生产设备及检测仪器先进、有社会责任感的环保达标企业才能获得生存发展的机会。

TOC总有机碳分析仪的维护与保养：

操作环境空间要求：

       TOC分析仪必须是在室内，或相当于室内条件的遮风挡雨的外围设备将分析仪放在清洁的平面上，此处的空间和承重足以满足该仪器的尺寸和重量要求；仪器固定位置可置于墙面，或其它固定的装置上。

操作环境温度要求：

       应该避免阳光直射和高温；如果在温度过高（超过40°C）的环境下操作，可能会导致分析仪无法正常工作；如果在温度过低（10°C）的环境下操作，可能会导致分析仪的测量结果有误或冻坏管路（环境温度要求为10-40°C，零度以下会冻坏仪器内部管路或部件，这种情况违反了操作环境要求，不属于保修范围）。

仪器供电要求：

       标准220V/50Hz的三线单箱电源线，50/60赫兹，接地必须完备.

其他要求：

     【灰尘】环境应该少灰尘，减少灰尘对仪器操作以及仪器内部电路板的影响，避免短路或影响仪器的性能；

     【挥发性物质】仪器不可以与具有挥发性有机物的分析仪器（例如液相或气相）放于同一个实验室内；

     【震动】此仪器属于高精密分析仪器，仪器应轻拿轻放，避免剧烈震动。

样品要求：

     【出水口】确保测量口出水流速度不低于50mL/min，测量点出水口的接口管径应为1/4英寸（外丝螺纹，ZG俗称2分管），在管道与测量点间应有一个流量可调的、满足医YY水要求的开关；【样品温度】样品温度1-95°C；

       TOC总有机碳分析仪主要易损件UV灯和蠕动泵管更换周期为12个月。

简介 

       Sievers InnovOx ES 总有机碳TOC分析仪用于分析复杂水溶液中的浓度范围 为 50 ppb 至 50,000 ppm 的总有机碳（TOC）。通过精 确校准和控制仪器使用条件，仪器可以对低于 5 ppm 的 TOC 进行可靠的定量分析。在快速、精确分析低于 5  ppm TOC 时，建议仪器专用于分析低于 100 ppm TOC 的样品。下面列出了低范围 TOC 定量分析及实例的方法和Z佳操作。这种复杂溶液的低浓度定量分析对于化 学品生产质量控制、海水淡化优化、工业废水法规达标 等应用来说极为重要。

仪器条件 

       仪器的碳基线需满足以下两个要求，才能保证低浓度范围定量分析的高精确度和准确度： 

       • 碳基线的质量响应必须比样品的质量响应至少低 3 倍。理想的碳基线为 0.3-0.5 µg 碳。 

       • 在校准时，基线碳信号的变化量不可超过基线 的±5％。校准基线的变化会使分析结果偏离实 际值，产生正、负偏差。

       表 1 列明了典型的偏差结果和修正。

表 1：常见的低 TOC 定量分析误差

仪器校准的建议： 

       • 仪器操作范围：0-100 ppm 

       • 漂洗使碳基线降至 0.3-0.5 µg 后立即进行校准 

       • 开始校准后应完成校准。在校准过程中不要终止或暂停校准 

       • 校准后用去离子水漂洗仪器，重复操作至少 3 次

校准参数： 

       • 线性校准 

       • 操作模式：NPOC 

       • 碳基线：0.3-0.5 µg  

       • 校准点：试剂水、300 ppb、500 ppb、750 ppb、 1000 ppb 

       • 4 次重复校准，1 次舍弃校准

校准示例：0-1 ppm 

       在 0-1 ppm TOC 范围内进行校准时，首先漂洗仪器使 基线碳响应降至 0.35 µg 碳。应在 NPOC 模式下完成 校准，进行 4 次重复和 1 次舍弃。校准数据如表 2 所 示。重复校准的变量应在可接受的范围内（通过标准 <7％）。R² 值为 0.99，表示仪器在该浓度范围内具有 较强的线性响应。

表 2：0 - 1 ppm 的校准数据

       通过分析两个已知 TOC 的标样来确认校准，分析浓度 应不同于所使用的校准点浓度。漂洗仪器使基线降至 0.35 µg。在 NPOC 模式下分析 KHP 核查标样，分析浓 度为 400 ppb 和 600 ppb。表 3 中的数据表明，经过恰 当的准备、配置、校准，Sievers InnovOx ES 在分析低 于 1 ppm 浓度时的相对精确度和准确度均优于 10％， 其中 σ 为标准偏差，RSD 为相对标准偏差。

表 3：0 - 1 ppm 校准的确认数据

样品分析示例：海水中 1 ppm TOC 定量分析

       用 Sievers InnovOx ES 来定量分析脱盐进水及后续工艺 步骤中的 TOC，方法参数如表 4 所列。先进行 0-1 ppm 范围的校准，仪器在 670 ppb 至 1.05 ppm 范围内分析 TOC，具有足够的灵敏度来分辨出表 5 所列的工艺步骤 中渐降的 TOC。测量的相对精确度优于 6％。

表 4：海水应用中的分析方法参数

表 5：工业海水应用的数据

结论 

       事实证明，Sievers InnovOx ES 能够分析多种水性基体中的大范围浓度的 TOC。当采用本说明所述的校准和Z佳操作方法时，仪器的成熟分析能力就会进一步提高，能够分析 1 ppm 以下的浓度。这就使用户能以高精确度和准确度来定量分析海水等基体中的有机碳。 TOC 分析在海水淡化应用中极为重要，它有助于监测膜是否完好无损，有助于将消毒副产物降至Z低。本仪器具有稳健的分析能力，能够确保水质适用于冷却 水、化学品生产、饮用水等各种应用。

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。

近年来，水质监测方法形成的种类繁多，但总的来说分为试纸检测和传感器监测两类，传统的试纸监测方法，面临着操作过程复杂、试纸易受污染、监测不准确等问题，而探头法水质检测仪和国标法水质检测仪虽然克服了上述问题，但也面临着检测数据不易区分、价格昂贵以及占用空间大等缺陷，那么如何才能在保持检测过程简便、检测结果准确这两个关键优势的同时，减少检测仪的价格和占用空间，并提升其进一步区分能力呢？

经过多年努力，山东霍尔德电子自主研发的高精度总有机碳toc分析仪采用便携设计，使用电导率差值检测技术，检测精度高，响应时间短且配备大量的储存空间，能够存储大量的测试数据。产品符合国家法规和标准，可满足制药用水、注射用水、超纯水和去离子水的在线及离线的检测要求。

　　来源：北京华信博润（www.walsingreen.com）为了保护水质，世界各地的政府和国际组织继续执行保护性水法规，要求新的工业用水管理技术来满足这些要求。这些法规旨在通过在可能的情况下很大程度地利用工业来减少过度消耗，并确保从加工厂和制造厂排放的工业废水符合旨在保护地表和地下水资源（包括海洋和海洋生物）的严格法规标准。

　　随着水法规的ZX时代和新的工业节水技术的发展，对总有机碳（TOC）进行监控的需求变得越来越明显和关键。TOC水分析是一种相对较新的技术，具有高度准确性，可靠性和成本效益，这使其成为确定水质和清洁度的最经济，最快的解决方案之一。


什么是总有机碳（TOC）？

　　TOC是水体内的有机污染物含量。由于TOC可以来自任何有机物，例如天然有机物（NOM），石油，脂肪，酒精，糖，蛋白质和许多其他来源的腐烂，因此监测TOC的需求在包括石化和石化在内的许多行业中都是有帮助的。发电行业。 

　　无论水的纯度如何，所有水中都含有一些碳。有机碳可以形成链状分子的许多组合。因此，除非ZZ用户专门寻找特定的化合物，否则很难确定具体的化合物。 

　　另一方面，TOC是化合物中所有有机碳的总和。通过从总碳（TC）中减去总无机碳来发现。TOC分析中还包括可净化有机碳（POC），溶解有机碳（DOC）和不可净化有机碳（NPOC）的测量。

工业用水和废水处理应用

　　水是各种过程和制造业的重要组成部分，包括：汽车，化工，电子，食品/饮料，石油/天然气，金属/采矿，制药，发电，纸浆/造纸和钢铁。 

　　水执行各种工业任务，包括充当冷却，烹饪，加热，漂洗，洗涤，蒸煮，消毒等的基本成分。  

　　在石化和发电厂中，工厂工程师应在几个领域考虑TOC测量，包括：进厂水质、锅炉补给水、蒸发冷却水、雨水径流、植物水回用和废水排放监控。

市政给水与废水处理应用

　　与工业用水和废水类似，市政水和废水处理厂中的TOC测量也适用于各种应用测量任务，包括：地表水供应监测、地下水供应监测、饮用水消毒、成品水监测、饮用水储存、废水处理厂和下水道系统雨水。

将TOC与BOD和COD测量进行比较

　　从历史上看，生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）已用于测量污水处理厂的进水量并设定出水限制。但是，这些方法产生结果的速度较慢，对于COD，它们使用的是危险化学品。 

　　像COD和BOD一样，TOC是一个求和参数，它测量作为有机分子存在的碳量，而不论其起源如何。使用在线TOC分析仪持续监控进水量，工厂操作人员和管理人员可以保护其工厂免受过载的影响，从而有助于优化其容量和性能。 

　　只要被测样品的成分保持相似，TOC结果就可以与BOD和COD相关。当使用TOC监测废水时，它会不断监测废水是否在排放限值之内。

　　工业冷却水提取过程还使用TOC测量来监测返回到环境的废水。在一些发达国家，从自然环境中提取的冷却水占全国取水量的50％以上。 

　　这些冷却水大部分用于发电厂生产用于家庭和工业消耗的电力。石化精炼和其他工业过程工厂中的许多工业过程也会产生大量热量。 

　　依靠水的冷却塔或热交换器用于散发通过蒸发冷却产生的热量。这些工厂系统需要大量清洁水以有效运行并减少设备维护周期。

　　连续在线监测地表水的进水口和出水口可以确保符合法律要求，并且避免了高额罚款。在这种情况下，TOC是可以用作水质主要指标的一个参数。通过监视TOC，可以快速识别污染事件，并将警报发送到控制室，在控制室中可以迅速采取纠正措施。

确定TOC的方法

　　有几种确定TOC的方法。测量TOC所需的两个主要成分是将有机碳转化为二氧化碳（CO2）和检测CO2的方法。 

　　最常用的三种主要氧化方法是：化学试剂，高温燃烧和光催化。所有这三种方法均提供了可接受的结果。

　　化学试剂方法称为过硫酸盐法或非分散红外（NDIR）传感器法，可以通过用紫外线（UV）光过硫酸盐氧化并激活辐射来完成，也可以通过称为热过硫酸盐氧化的替代方法来完成。

　　确定TOC的第二种方法称为高温燃烧（催化）过程。该过程通过在高温炉中用钴或铂催化剂加热样品来测量TOC。  

　　确定TOC的第三种方法是光催化或紫外线。紫外线过程将碳氧化为二氧化碳气体。有多家使用这三种测量方法的TOC分析仪的制造商。所有产品都有其优缺点，具体取决于特定的应用，仪器的位置等。

　　例如，TOC分析仪使用UV过硫酸盐氧化法，该方法使用其NDIR检测器检测生成的CO2进行分析。此方法和分析仪符合美国EPA，DIN，CE，ASTM和NAMUR法规以及ISO制定的标准。

　　要使用这种类型的TOC分析仪，首先将水样品酸化，然后喷射除去无机碳。剩余的液体与过硫酸钠混合，并通过两个高性能反应器进行消化。然后从液体中汽提所得的二氧化碳，干燥后，用NDIR分析仪测量其浓度。分析仪测量的TOC范围为0-5 mg / L至20,000 mg / L。

　　综上所述，TOC测量在需要处理水和废水流的各种工业和市政应用中是准确，可靠且具有成本效益的。没有苛刻的化学品需要特殊处理，员工培训和处置限制。由于这些原因，与传统的水质测量技术相比，TOC分析仪可以节省成本。 

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.

简介和挑战 

       制药行业严重依赖于塑料包装材料，以将产品推向市场。药品的包装材料包括瓶子、一次性使用的袋 子（例如静脉输液、血液或其组分的输液袋）、预 充式注射器等，包装材料中可能含有多种成分（各 种聚合物和添加剂）。必须证明这些包装材料（及 其结构材料）不会与药品发生反应，从而影响药品的适用性。 近来，USP <661>章经过修订，适用范围更加全面， 能够用于验证各种包装材料和包含多种材料的包装 系统。 

USP 的总有机碳（TOC）法规 

       USP 要求对纯化水（Purified Water ，PW）和注射用水（Water for Injection ，WFI）进行 TOC 测试， USP <643>章对此有完整的说明。纯化水和注射用水的 TOC 限值设定为 0.5 ppm。 

       2016 年 5 月 1 日， USP <661>总章有了重大修订， 此章标题重定为“塑料包装系统及其结构材料 （ PLASTIC PACKAGING SYSTEMS AND THEIR  MATERIALS OF CONSTRUCTION）”。另外，总章 的 2 个分节为：

• <661.1>塑料结构材料（Plastic Materials of  Construction） 

• <661.2> 制 药 用 塑 料 包 装 系 统 （ Plastic  Packaging Systems for Pharmaceutical Use） 

法规除了描述材料和系统之外，还提出了更广泛的测试方法和技术，其中包括 TOC 测试。 

       如上所述，这是为了使用户了解包装系统和包装本 身所使用的材料。因此，修订的法规对行业运营产生了深远影响，目前适用于：

• 成品药制造商 

• 塑料袋、瓶、输液器具等的制造商包装药品的监管批准者负有达到本法规要求的主要职责。

USP <661>分节 

<661>有两个分节： 

<661.1>塑料结构材料。本节旨在确保各种材料符 合适用性。本节专用于各种塑料材料。 

<661.2>药品用塑料包装系统。本节旨在确保含有 一种或多种材料的整个包装系统符合适用性。

<USP> 661 的预期评估 

材料筛选 

• 评估可能的可萃取物和潜在的可浸出物的成分 控制条件下的萃取研究 

• 进行Z坏情况的受控的萃取（模拟）研究，确定萃取物变成可能的可浸出物的程度 

产品评估 

• 对于将要推向市场的包装/输送系统中的药品， 对已确认的可浸出物进行实际测量

<USP> 661 的 TOC 限值

满足 USP <661>法规的其他 TOC 要求 

进行的 TOC 分析： 

• 应有 0.2 ppm 检测限 

• 应有 0.2 - 20 ppm 线性动态范围

Sievers M9 TOC 分析仪与满足 USP <661>的要求

       Sievers M9 总有机碳（TOC）分析仪提供良好的可 靠性和快速分析性能，此优越性已经过时间的检验。 分析仪能够将 TOC 结果的报告时间缩短 50％，从 而提高了生产效率。 

       Sievers TOC 分析仪能够帮助在严格监管的环境下 运营的企业达标，仪器的性能超过了法规和分析要 求。分析仪的线性范围广，对超纯水样品的低浓度 具有高灵敏度，对清洁验证样品的高浓度检测能力也很强。

       M9 分析仪的线性范围为 0.03 ppb - 50 ppm，有效 地达到了 USP <661>对检测限和动态线性范围的要求。所有的 Sievers TOC 分析仪都符合纯化水和注 射用水的 USP <643>要求。

为了支持分析仪和 USP <661>合规性，我们提供 NIST 可追溯标样和 ISO Guide 34 与 ISO/IEC 17025 的认证标样：

• 准确度/精确度标样组，8 ppm (STD 770131) 

• 准确度/精确度标样组，5 ppm (STD 99011) 

• USP <661>线性标样组 (STD 99012) 如有要求，我们还提供线性协议和电子表格以供参考。 

       上述标样，结合 Sievers 的故障调查分析报告 （Failure Analysis Report，FAR），提供了可追溯 性和快速“不合规（Out of Specification ，OOS）” 调查。 

       M9 分析仪有实验室型和便携式两种，便于使用。分析仪符合 USP <643>、USP <645>、USP <661>、 USP <1225>、21 CFR Part 11 等法规要求，包括国际同类标准要求。

参考文献 

1.USP <661>总章 

2. USP <661.1>和<661.2>分节 

3. USP 661 简报： http://www.usp.org/sites/default/files/usp_pd f/EN/meetings.pdf

目的 

       建议的美国药典USP23要求，对于纯化水（PW） 和注射用水（WFI），应使用总有机碳含量（TOC） 测定替代当前的易氧化物测试。为支持使用自动进 样器在实验室测量TOC的建议要求，Z小化并去除 来自试管及样品准备过程的背景碳，是非常关键的。 

适用范围 

       本文设计用于协助制药公司遵循水质量的建议规格。 本文检验了几种不同的试管和玻璃器皿清洗方法。 

       在试管中进行总碳分析时，背景污染可有多种不同 的来源。Z大的潜在背景碳含量来源之一，可以直 接来自用于试管漂洗和样品制备的水源。为了进行 此测定，可使用诸如本研究所用的Sievers* 800型 等在线TOC分析仪直接测量水源中的总有机碳 （TOC）含量。如果水源是商品瓶装水，则应从容 器直接取样进行该分析。如果水源为实验室水系统， 充注1升干净的玻璃烧瓶并从该烧瓶取样进行分析。 表1显示了使用这些技术在Sievers分析仪得到的结果。

表1 不同低TOC水及取样方法比较

**Sievers分析仪

       当水转移到烧瓶和试管内时很容易被污染，正如以 上所示，Sievers分析仪的水转移到烧瓶中的TOC含 量更高。如果可能的话，检验所选水源类型，以显示其具有稳定的低TOC。 

       污染的第二个主要来源可来自试管和清洗步骤。为了测定TOC背景污染的初始程度，请使用强烈的清 洗步骤。在科学界广泛使用的清洗实验室玻璃器皿的方法是铬酸溶液（Sievers分析仪技术方案914- 80005），已经被从美国药典的实验室玻璃器皿清 洗<1051>章中去除。使用该步骤清洗的试管和其他 玻璃器皿将获得较低的TOC背景污染。在获得较低 的背景污染之后，需要慎重检验更温和的清洗步骤 以获得同样的结果。这里所检验的腐蚀性Z小的化 学清洗步骤是CIP-100洗涤剂。作为清洗剂的替代 方案，可使用马弗炉清洗玻璃器皿。马弗炉工艺需 要的人工更少，但初始设备成本巨大。如表2所示， 硫酸清洗、马弗炉和CIP-100洗涤剂清洗过程与铬 酸清洗过程的结果相当。CIP-100洗涤剂的一个优 点是只需要10次漂洗，而与之相比，其他清洗剂需 要15或20次漂洗。Alconox实验室洗涤剂不建议作为低TOC工作的清洗剂。

       当表 2 中所使用的试管 ， 加入足够的苯醇醚 （Octoxynol）（Triton X-100），形成当充满去离 子水时50 ppm（以碳计）的溶液，这时的清洗是有 挑战性的。使这些标准添加溶液在各试管中干燥， 然后进行各种清洗步骤。

       当细菌污染成为问题时，微生物群落存在类似的情 况。在这里开发了无菌化技术，以应对微生物工作 中遇到的交叉污染问题。 此概念可部分适用于碳样品的制备。

例如，适合碳 样品制备的无菌化概念为：

1) 避免直接触摸垫片、移液管、自动取样器针和其 他与样品直接接触的设备， 

2) 制备样品时时避免对着它们呼吸， 

3) 避免采集前几毫升的样品流，采集样品前等待， 直到一些体积经过并净化管道后，并且 

4) 当将试管载入自动取样器时避免接触覆盖试管的隔膜。

       第二种意见是仅使用新试管进行 TOC 分析。这种做 法费钱费力，因为这些新试管需要进行 15 次漂洗 的准备步骤。使用此方法获得的 TOC 值列在表 3 中。

       而另一种方法是购买制造商预清洗的试管。然而此 处列出的试管，供应商没有直接测试其 TOC，而是 测试其挥发性有机化合物。因此，没有保证其Z大 TOC 含量。这些预清洗的试管充注 Sievers 低有机 物去离子水，并在仪器上进行分析。结果如图 4 所 示。   

       减小背景碳污染的第三步是遵守严格的制备技术。 特别小心地处理与样品接触的试剂和设备，因为碳 污染无处不在。 

     例如，储存在塑料袋中的垫片，如果手伸入内部时， 可能受到残留的手纹油的污染。表 5 显示了使用故意被手纹直接污染的隔膜时更高的 TOC 含量。右列 显示了在样品制备时上下表面皆有触摸的隔膜。碳污染量是样品制备时与脏手或表面接触程度的反映。

结论 

在样品制备的三个方面叙述了背景碳的潜在原 因。要在低碳背景污染下获得稳定的 TOC 结果， 水、试管和样品制备方法都必须仔细地监控。

表2 试管清洗的不同清洗方案比较

表3 新试管的漂洗与测试

表4 预清洁试管充满并测试

表5 样品制备时无菌相对非无菌化垫片触摸