(TOC瓶颈约束理论)型TOC分析操作手册

1、TOC分析操作手册2020年5月第一章仪器介绍上海欧陆科仪有限公司生产的 ET1020A型总有机碳（TOC）分析仪是一种可选择分析溶液中TC、 TOC、 TIC 及 NPOC 四个指标的分析系统，该分析仪采用高温燃烧的原理，利用非分散性红外线探测技术，可在很大的范围内有选择地进行高效分析。符合USEPA与ASTM的技术规范，该仪器专门设计以分析工业废水、生活污水、饮用水及海水中的含碳化合物。上海欧陆科仪有限公司生产的ET1020A 型 TOC 分析仪使用带有WINDOWS 操作系统的电脑来进行操作。本手册从硬件与软件两个方面阐述了 ET1020ATOC 分析仪的使用方法。一、仪器的基本原理毋庸

2、置疑，所有TOC 分析仪必须完成两个步骤：有机物氧化成二氧化碳及随后二氧化碳的监测。氧化及测定方法千差万别，因而有各自独特的风格及方法。上海欧陆科仪有限公司生产的ET1020ATOC 分析仪是一种燃烧氧化系统，溶液 （样品）进入温度为680 或900的富氧环境燃烧。水分汽化离开系统，碳元素被氧化形成二氧化碳，二氧化碳全部被载气送至红外分析室并进行选择性分析，流经非分散红外分析室的二氧化碳的吸收率与时间的积分值和样品中的总碳量成正比。样品中的无机碳以（液态）二氧化碳、碳酸根、碳酸氢根形式存在且符合平衡方程 1.1:CO2 HCO-3 CO32-1.1通过酸化溶液，平衡方程向左移动，无机碳转化成二

3、氧化碳并输送到达NDIR检测室。TC 值减去TIC 值得到 TOC 值，这是一个真值，包括NPOC。NDIR 是一个具有较高选择性的GOLAY 室，包括红外光源、楔体、吸收室及传感器（见图1.1 ） 。光源发出的光在红外光谱范围内，红外光线经过测量室时被样品中的CO2吸收，然后光束到达检测前室。在前、后两室中都充满了CO2,并吸收红外线 光束，从而导致两室的压力增大。前室由于吸收较多的能量产生较大的压差变化，在两室间的通道中也有气流移动。当吸收室中含有其它也能吸收红外光线的气体时，它会与二氧化碳产生迭加，导致气压的升高产生干扰。选择光源的温度来控制光源波长在4.2 wm,这样可减小干扰物质对检

4、测结果的影响（干扰波段的波长为2.5 gm）o在光源与吸收室之间装有楔体尖劈，以 10Hz 的频率来遮挡光束。两吸收室间的气流气压间歇增大，从而产生气流脉冲，当气流中没有二氧化碳时振幅最大。装在两室通道的微流传感器将气流脉冲转变为AC 信号。 AC 信号经扩大并调整为DC 电压信号以进一步处理。二、仪器特点* 在 0.01ppm 至 10000ppm 的范围之内可测定样品的TC、 TIC、 TOC 及NPOC。* 内部进样环的进样量可以在 25504100小2003,400川之间选择。* 样品环定量进样，准确度好，重现性好。* 吸入式进样方式，可连续分析样品。* 燃烧温度可在200-950 0

5、C 内调节（最适温度为680-950 0C） ，最小精度为 1 度。* 分析样品包括溶解固体，如氯化物。各种化学溶液、酸、腐蚀剂的TOC均可定量监测。* 样品中含有粒径在 400刈 以下的悬浮固体时，测定 TC、TIC、TOC、 NPOC 之前不用过滤。燃烧法允许颗粒含有定量的二氧化碳这样测定会更准 确。* 样品湿化系统全部由惰性材料制成以减少样品在吸入、消解、输送的过程中受污染，同时又适宜多数溶剂、酸、盐。* 非分散红外检测器的单光束测定系统可减少因测定室污染或震动引起的误差。从而比传统的二重光束分析系统具有更持久的稳定性。单光束测定系统并不需要精确的光学调节，二室的传感器能有效地缓减因干扰

6、或气流中夹带杂 质而导致的影响。* 具有对外部重新识别和分析的能力。* 设备在维护及使用中所用的光学与机械元件方便易得。* TOC 分析仪由一个微处理器来控制燃烧温度、时间设定、数值计算和系 统诊断。* 对于TC、TIC、TOC、NPOC分别以ppmC 和ggC为单位打印结果。* 可用2 点到 10 点制作校准曲线。* 不用外部命令可自动保留分析的设定条件，包括校正曲线，操作者也可自行设定分析条件或采用默认（缺省）值。* 分析条件（次数、温度、体积，时间）随时在屏幕上显示。* 无人照看的情况下，样品从瓶内经进样环自动进样，能重复分析样品。* 自动进样器供无人操作的情况下分析采用。* 样品可选择

7、不同的分析模式，比如：只分析 TC或者TIC,同时分析TC、 TIC、 TOC。* 通过预先设定ID 序列便于连续分析不同样品。* 标准曲线和样品的序列号以及标准可事先编程贮存。* 分析TC和TIC时，进样时间与检测时间均可设定。* ETTOC 中文软件，功能强大，操作方便，界面友好。实时图谱显示，便于监控分析过程。三、仪器规格与技术指标：测量范围： 0.01ppm-10000ppm检出限 ： 10ppb重复性：2%RSD线性误差：<4%TC检测率：凶5%（在总有机碳浓度10ppm）TIC检测率:凶5%（在总无机碳浓度10ppm）分析时间TC/TIC/TOC ： 4 到 8 分钟，可自行

8、调节。燃烧温度200 950 度可以调节680 度（有催化剂）900 度（无催化剂）进样：样品环：25此 503,1003,200N，400此载气： 氧气：含CO2、 CO 及 THC 小于 1ppm ，压力50 60psig（345 415kPa）软件：中文ETTOC 操作软件。传输标准：RS-232-C标准尺寸：43cmx34cmx56cm重量:20kg选件（尚在开发中）固体模块自动进样器四、注意事项4.1 、普通防范措施* 在接好保险之前不要接通交流电源* 更换老化或烧焦的电线* 定期检查输液线与泵是否泄露* 确保电源地线接地良好* 用溶液流经管道来检查泄露位置，且关闭电源* 仪器底部保

9、持通风* 戴安全眼镜避免伤害* 不要更换保险丝，只有专门经过培训的人员才准打开机箱* 不准进行不规范的维修，不能用其它部件替代公司生产的原件* 在接触燃烧炉时，先让其冷却以免烫伤4.2 、化学防范措施* 对 TOC 分析仪涉及到的有毒物质和危险品没做详细规定，但所有的试剂和样品都应尽可能不暴露在设备上。实验室中在管理、使用化学药品及进行TOC 分析时都应遵照执行OSHA 管理规程。* 磷酸和盐酸具有腐蚀性和毒性，在操作中应遵守OSHA 管理规程，且穿戴必要的防护器具。* 邻苯二甲酸氢钾和碳酸钠对人的皮肤、眼睛具有腐蚀性，在操作中应遵守 OSHA 管理规程且穿戴必要的防护器具。* 氧气与压缩空气

10、作为氧化剂。氧气钢瓶的操作与管理也应遵守OSHA 管理规程。4.3 、氧气瓶的防范措施* 管理及使用氧气钢瓶时必须严格遵守有关的规程* 将气瓶牢固固定* 垂直方向贮藏及移动气瓶。不要携带减压阀一同移动。* 只能采用国家认可的压力调节器和连接管线。* 在连接气瓶和设备时确保设备入口的额定压力高于压力调节器的出口的压力。第二章 ET1020A 操作方法上海欧陆科仪有限公司生产的TOC 分析仪由已装有ET1020A 软件的计算机来控制。一、操作原理上海欧陆科仪有限公司生产的TOC分析仪分析出的TOC值就是TC与TIC的差值， 仪器可选择不同的分析模式，如： 只分析 TC 或者TIC； TC、 TIC

11、、 TOC全部分析。在分析之前必须做好TC、 TIC 的标准曲线。每一个分析过程都包括反应时间及测定时间，这两个参数既可以根据情况进行优化设置，也可自动采用默认值。TOC分析仪可多次重复分析TC、TIC,最后得到TOC。1.1 样品的输送溶液通过液样环进入TOC 分析仪，样品能够多次重复分析。液样环既可与吸管相连接，也可与自动进样器连接。样品输送完成之后，便开始TC、 TIC， TOC的分析。1.2 总有机碳（TC）的分析总有机碳（TC）的分析包括两个步骤：TC的注入与TC的监测。在TC注入阶段，溶液从液样环进入高温炉，碳元素转化成二氧化化碳。由于水分的蒸发会对气流会产生干扰，但可以利用NDI

12、R （非分散红外检测器）对气流体积的优先监测（比二氧化碳优先）而保持其固定流速。二氧化碳气流通过干燥管可除去水蒸汽，然后进入监测室。在TC 监测阶段二氧化碳通过监测器监测后排至大气1.3 总无机碳（TIC）的分析总无机碳（TIC）的分析包括两个步骤：TIC的注入与TIC的监测。在TIC注入阶段，溶液从液样环进入TIC 反应室。在这里，溶液用磷酸酸化，从而导致方程 7.1 的平衡向左移动，使无机碳转化成为二氧化碳。CO2 HCO-3 CO 32- 7.1在 TIC 监测阶段，二氧化碳与溶液分离然后输送至NDIR 监测室， 监测后向大气中排放。1.4 总有机碳（TOC ）的分析利用TC平均值减去T

13、IC平均值就得到总有机碳值：TOC=TC-TIC1.5 废物排放在废物排放阶段，二氧化碳和水蒸汽排至大气中，同时把TIC 反应室的剩余溶液排出并完成清冼过程。二、操作步骤2.1 安装 ET1020A 软件：将 ET1020A 软件光盘，放入电脑主机光区内，安装软件记住保存路径。然后将仪器数据线连接电脑与仪器；用软管将氧气瓶与仪器进气口阀连接；阀门拧紧。再将红色软管放进酸瓶中；将白色软管放入水瓶中；黑色污水管放入自备空的容器中，打开氧气阀压力调至5 公斤左右，最后开机。温度恒定后稳定一小时以保证催化剂性能。在电脑开始菜单中寻找欧陆科仪标志双击弹出对话框总有机碳分析仪-TOC 如下图：2.2 清洗

14、在数据库设置下拉式菜单中寻找到“方法设置”见下图：然后可以选择新建钮在方法名称中双击修改，出现白色框后用户便可直接修改，如方法1 、方法2，下图所示：选中 TC 检测时间修改时间，清洗时间一般为120 秒， 双击后修改如下图在其他位置点一下修改完成按存储键保存，然后按关闭键，见下图：重新在“数据库设置”下拉菜单中选择“程序设置”单击如下图：用户可以在样品名称中按照上面修改方法修改， “使用方法”可以调用您先前存储的方法测量数据可以按照用户实际需求，如下图：修改完毕后按存储钮，然后按返回键返回，仪器出现以下界面：将仪器的前置进样管插入纯净水容量瓶中，点击“开始”键如下图：确定后清洗开始如下图：等

15、待清洗至2Ppm以下，按“停止”键停止清洗。开始建立TC校正曲线。2.3 校正曲线方法2.3.1 样品配置 ：用附件中样品配置方法配置0ppm 、 10ppm 、 100ppm 、 200ppm 、500ppm 、 800ppm 、 1000ppm 的 KHP 溶液备用。然后打开“数据库设置”中的“方法设置”对各种不同浓度的样品设置时间和方法见下图：2.3.2 建立 TC 曲线方法：用修改的方法可以将TC 检测时间改为120 秒作为清洗“方法 1 ”；将 TC检测时间改为150秒作为10ppmKHP样品“方法2”；再将TC检测时间改为 210 秒作为 100ppm 至 1000ppmKHP 样

16、品 “方法3” 然后储存，同时更换不同浓度样品。打开“程序设置”，修改其他内容见下图：根据 7 个标准点0ppm 、 10ppm 、 100ppm 、 200ppm 、 500ppm 、800ppm 、 1000ppm ，使用 50 的样品环建立校正曲线。在“使用方法”中调用先前储存的方法1 至方法 3， “测量次数”改为 3 次储存后返回。然后按查看程序调出刚才建立的程序2，按“开始”键如下图：校正结束后按“停止”然后再按查看曲线如下图，会出现曲线、斜率、截距和相关系数，相关系数一般在0.999 以上。如下图：打开“数据库设置”中的“工作曲线”如下图：给曲线取名如：曲线1 、曲线 2 修改标

17、称名称然后储存，返回。2.3.3 TIC 校正曲线：在彳Ti TIC校正曲线时，用50的样品环，按照附件中标准浓度配置对0Ppm、 10ppm 、 100ppm 、 200ppm 、 500ppm 、 800ppm 、 1000ppm 碳酸钠溶液 进行配置，然后按照TC 同样的校正方法对7 个浓度样品进行校正。当相关系数达到 0.999 时，即可进行TOC 混合样品的测量。如图：2.4 样品测量方法2.4.1 调用你所需要的曲线与程序对不同浓度样品进行测量，如：调用TC校准曲线可以总碳，调用TIC 曲与程序可以测量无机碳如图：2.4.2 技术要求：测量重现性为小于2%， 每次测量3 次数据，

18、电脑会自动计算RSD。2.4.3 为便于直观地观测测量情况，可以通过上图黑色部分看测量图谱，“ B+和B- "可改变波峰峰值大小，“ Y+和Y- ”可分段观看波峰情况。2.4.4 当测量结果满足技术要求时，可以按界面中“暂停”键，终止测量 然后对该样品重新测量该样品。如下图：2.5 样品测量注意事项：样品测量一般从低到高，0ppm-1000Ppm 更换程序或更换不同种样品， 必须重新清洗，达到清洗要求后，才能继续测量。如：KHP样品换成NaCO3样品必须清洗。2.6 关闭系统：2.6.1 测量结束后，关闭软件程序。2.6.2 关闭氧气阀，关机。第三章维护本章从仪器维护的基本常识和维修

19、时间表开始介绍ET1020ATOC分析仪的定期及不定期维护方法。一、定期维护建议操作人员建立一个仪器记录本以便记录仪器的使用日期和维护情况， 而且可记录检修结果和所需更换的部件。为了保证TOC分析仪性能更稳定，表8.1列出了各部件的常规维护日期。表8.1常规维护日期表维护款项日期试剂贮备需要的时候清冼剂盐酸需要的时候催化剂需要的时候增湿剂（水）需要的时候非分散红外检测器调零100小时样品溶液的抽吸管2000小时渗透管12个月卤化物清冼剂4个月或需要的时候1.1酸贮备根据分析的次数和每次所需的酸量，定期中查TOC分析仪的瓶中试剂（酸） 量是否满足要求，注意添加试剂。1. 2 清冼剂盐酸根据分析的

20、次数，定期检查TOC 分析仪的瓶中的盐酸量，保证5%（体积比）的盐酸贮量要能满足需要。为了避免细菌的繁殖和藻类的生长，应每两周将瓶子清冼一次。1. 3 催化剂的调节当安装新的催化剂、更换催化剂、仪器长期没有使用、曲线积分面积的数值衰减或不稳定的时候，在分析之前首先应使催化正常化。1.4 增湿器检查水量TOC 分析仪带有一个增湿器用来减轻气流对催化剂的压力，增湿器可肉眼观察以维持正常的水位，在水中可加一颗NaOH 来增大 pH 值，瓶中应保持1/3 3/4 的容积充满水。加水1.4.1 在 TOC 分析仪前壁固定好增湿器。1.4.2 从夹子中取出增湿器。1.4.3 旋转盖子。1.4.4 移走盖子

21、。1.4.5 加蒸馏水直到瓶子的士3/4 处 。1.4.6 在水中可加一颗NaOH 。1.4.7 旋紧盖子。1.4.8 把增湿器放回原处。1.5 气体在第一章中已经介绍了气体消耗情况，采用200 立方尺的气瓶，压力为2000psi 的氧气，可用260 小时。气瓶的压力应定期检查，保证足够的气体。1.6 注射针应定期检查注射针，确保能正常向燃烧室中注射溶液，如果常常监测有腐蚀性的样品或海水样品，则应每过100 小时检查一次。1.6.1 移开左壁盖板。1.6.2 在TOC分析仪进行TC注射时，通过燃烧加热元件的盖板观察注射 针的运行状况。1.6.3 其液滴应呈现射流状态。1.6.4 安好左壁盖板。

22、1.7 样品输送泵下述过程主要用来调节蠕动泵，蠕动泵内部有一长管，通过样品环来吸入样品。该长管将日益损耗，因此每操作2000 小时后要检查。1.7.1 移动左侧盖板。1.7.2 从硅树脂管的未端移走塑料挂钩。1.7.3 用一个小钳子衔住硅树脂管前端的固定夹并把它移走。1.7.4 检查长管，若发现过度磨损、已经穿孔、有列缝就更换。发现管子外表壁面较干或已更换了新管子，应在其外表壁涂上硅树脂润滑油。安装长管的过程和上述步骤相反。1.7.5 装好左侧盖板。1.8 渗透管在 TIC 室和 NDIR 分析室之间是由渗透管连接，这是一个同轴管道，内部装有亲水膜，能去除混合气体中的水蒸汽。当管内有湿气流流动

23、，而管外壳有干气流流动，则湿气流的水分会冷凝而进入亲水膜中。尽管亲水膜对多数气体和液体有抗腐能力，然而当它含有越来越多的不易挥发的液体和盐分时，其干燥能力会下降。因此每年应更换渗透管。1.9 NDIR 的线性检验除非用线性电子板进行了校正，所有非分散红外检测器产生的都是非线性响应。对 TOC 分析仪来说，输出信号进行代数校正才是线性的。TOC 分析仪在0ppm 1000ppm 范围内应该呈现线性响应。在维护过程中应进行线性检查。若仪器的线性呈现不好，请联系上海欧陆科仪有限公转销售部.二、非定期维护这部分介绍了仪器的各部件在更换后的安装及检测过程。2.1 校正输酸泵2

24、.1.1 移动左侧盖板。2.1.2 从 TIC 室顶盖上移动输酸管线。2.1.3 检查贮酸瓶和输酸管线是否充满。2.1.4 用 1/16 的管子连接管线。2.1.5 当泵停止后，用一个2ml 的注射器来测量容器中的溶液量。2.1.6 通过泵底部线轴螺母来调节泵的流量。2.1.7 若体积大于0.475ml 顺时针旋转；若体积小于0.525ml 则逆时针旋转。2.1.8 重复上述步骤直到体积在0.475ml 0.525ml 之间。固定螺母再次调节。2.1.9 盖好左侧盖板。2.2 系统防漏检查2.2.1 找出 NDIR 的出风口。2.2.2 用塞子堵住出口。2.2.3 堵塞输送酸液的输送线。2.2

25、.4 观察增湿器，在10 分钟内气泡应减少并停止。2.2.5 移走塞子。2.3 更换 /填充燃烧管（为了在900 0C 下使用）2.3.1 关闭 TOC 分析仪，直到冷却。2.3.2 移走左侧盖板。2.3.3 松开燃烧炉壳体上的四个螺丝，把壳体向上举并向外移动。2.3.4 移走燃烧管底部的铁管，旋开金属套。2.3.5 移走燃烧管顶部的凸形螺母和注射针。2.3.6 轻轻地把燃烧管取出炉外。2.3.7 倒出原来的石英砂并用水洗干净燃烧管。2.3.8 若管内没有铂纱（催化剂），在燃烧管底部装好铂纱。2.3.9 插入填充管并用漏斗向填充管内装石英砂。2.3.10 慢慢抬高填充管让石英砂填充在燃烧管同。

26、2.3.11 检查铂纱位置是否正常。2.3.12 把燃烧管轻轻地安在燃烧炉的顶部，固定好燃烧管底部的铁管，旋紧金属套。2.3.13 用 7/16 的扳手把1/4 弯头固定。2.3.14 在顶部安好18mm 的螺母、套圈和注射针。2.3.15 安好燃烧炉的壳体和左侧盖板。2.3.16 设置炉温9000c，水冼系统至基础线稳定。（为了在680 0c下使用）2.3.17 关闭 TOC 分析仪，直到冷却。2.3.18 移走左侧盖板。2.3.19 松开燃烧炉壳体上的四个螺丝，把壳体向上举并向外移动。2.3.20 移走燃烧管底部的铁管，旋开金属套。2.3.21 移走燃烧管顶部的凸形螺母和注射针。2.3.2

27、2 轻轻地把燃烧管取出炉外。2.3.23 倒出原来的石英砂并用水冼干净燃烧管。2.3.24 若管内没有铂纱（催化剂），在燃烧管底部装好铂纱。2.3.25 插入填充管并用漏斗向填充管内装2cm 高的铂催化剂。2.3.26 慢慢抬高填充管让铂催化剂填充在燃烧管内，并继续向管内灌铂催化剂直到其上部离燃烧管顶部相距11cm 。2.3.27 用漏斗向铂催化剂上面灌入1.5 2.0cm 高的石英砂。2.3.28 把燃烧管轻轻地安在燃烧炉的顶部，固定好燃烧管底部的铁管，旋紧金属套。2.3.29 用 7/16 的扳手把1/4 弯头固定。2.3.30 在顶部安好18mm 的螺母、套圈和注射针。2.3.31 安好燃烧炉的壳体和左侧盖板。2.3.32 设置炉温6800C,水冼系统至基础线稳定。2.4 安装无机碳室在分析操作之前应先安装好无机碳室。2.4.1 在启动系统中找到无机碳室。2.4.2 TOC 分析仪前板有一个18mm 大的开孔塑料圈，在它上面悬挂着第三根 Teflon 管道，先把管道外的包裹套取走。2.4.3 把第四根Teflon 管道塞进无机碳室。2.4.4 把无机碳室的未端开孔