為了保護水質，世界各國政府和國際組織繼續實施保護性水法規，需要新的工業用水管理技術來滿足這些法規。這些法規旨在通過在可能的情況下最大化工業再利用并確保加工和制造工廠的工業廢水排放符合旨在保護地表和地下水資源（包括海洋和海洋生物）的嚴格監管標準來減少過度行為。
隨著水法規和新工業節水技術的最新時代，監測總有機碳 (TOC) 的需求變得更加明顯和關鍵。雖然 TOC 水分析是一項相對較新的技術，但它具有高度準確、可靠和成本效益，使其成為確定水質和清潔度的最經濟、最快捷的解決方案之一。
一、什么是總有機碳（TOC）？
TOC是水中有機污染物的量。由于 TOC 可以來自任何有機物，例如腐爛的天然有機物 (NOM)、石油、脂肪、酒精、糖、蛋白質和許多其他來源，因此監測 TOC 的需求有助于廣泛的行業，包括石化和電力一代。
所有的水都含有一些碳，無論其純度如何。有機碳可以形成鏈狀分子的各種組合。出于這個原因，除非最終用戶專門尋找它，否則很難確定特定的化合物。
另一方面，TOC 是化合物中所有有機碳的總和。它是通過從總碳 (TC) 中減去總無機碳得出的。 TOC 分析中還包括可吹掃有機碳 (POC)、溶解有機碳 (DOC) 和不可吹掃有機碳 (NPOC) 的測量。
工業用水和廢水應用
水是各種加工和制造行業的重要組成部分，包括：汽車、化學、電子、食品/飲料、石油/天然氣、金屬/采礦、制藥、發電、紙漿/造紙和鋼鐵等。
水執行各種工業任務，包括作為冷卻、烹飪、加熱、沖洗、洗滌、烹飪、消毒等的基本成分。
在石化和發電廠中，工廠工程師應考慮以下領域的 TOC 測量，包括：
進水水質；
?鍋爐補給水；
?蒸發冷卻水；
?雨水徑流；
?工廠中水回用；
?污水排放監測。
二、市政供水和污水處理應用
與工業用水和廢水類似，市政用水和廢水處理廠中的 TOC 測量也適用于廣泛的應用測量任務，包括：
?地表水供應監測；
?地下水供應監測；
?飲用水消毒；
?產品水監測；
?飲用水儲存；
?污水處理廠；
?下水道系統雨水。
三、 TOC 與 BOD 和 COD 測量值的比較
從歷史上看，生化需氧量 (BOD) 和化學需氧量 (COD) 已被用于測量處理廠的進水負荷和設定出水限值。然而，這些方法產生結果的速度較慢，并且在 COD 的情況下，它們使用危險化學品。
與 COD 和 BOD 一樣，TOC 是一個總和參數，用于測量作為有機分子存在的碳量，無論其來源如何。使用在線 TOC 分析儀持續監測進水，使工廠運營商和管理人員能夠保護他們的工廠免于過載，這有助于優化他們的產能和性能。
只要測試樣品的組成保持相似，TOC 結果就可以與 BOD 和 COD 相關聯。當 TOC 用于監測流出物時，它可以持續監測流出物是否在排放限制范圍內。
工業冷卻水提取過程還使用 TOC 測量來監測返回環境的廢水。在一些發達國家，從自然環境中提取的冷卻水占全國取水量的50%以上。
大部分冷卻水用于發電廠，為家庭和工業消費提供電力。石化精煉和其他工業加工廠的許多工業過程也會產生大量熱量。
依靠水的冷卻塔或熱交換器用于消散蒸發冷卻產生的熱量。這些工廠系統需要充足的清潔水供應才能有效運行并減少設備維護周期。
對地表水入口和出口的持續在線監測可確保符合法律要求并避免高額罰款。在這種情況下，TOC 是水主要質量指標參數。通過監控 TOC，可以快速識別污染事件并將警報發送到控制室，以便快速采取糾正措施。
四、TOC的確定方法
有很多方法可以確定 TOC。測量 TOC 所需的兩個主要組成部分是將有機碳轉化為二氧化碳 (CO2) 和檢測 CO2 的方法。
最常用的三種主要氧化方法是：化學試劑、高溫燃燒和光催化。所有三種方法都提供了可接受的結果。
化學試劑法被稱為過硫酸鹽或非色散紅外 (NDIR) 傳感器過程，它可以通過紫外線 (UV) 光和輻射激活的過硫酸鹽氧化來完成，或者通過稱為加熱過硫酸鹽的過程來完成鹽的替代過程氧化完成。
測量 TOC 的第二種方法稱為高溫燃燒（催化）過程。該過程通過在高溫爐中用鈷或鉑催化劑加熱樣品來測量 TOC。
第三種測量 TOC 的方法是光催化或紫外光。 UV工藝將碳氧化成二氧化碳氣體。有多家 TOC 分析儀制造商使用所有這三種測量方法。所有產品都有優點和缺點，取決于具體的應用，儀器的位置等。
3S-TOC分析儀采用紫外過硫酸鹽氧化法，利用其NDIR檢測器檢測產生的CO2進行分析。該方法和分析儀符合美國 EPA、DIN、CE、ASTM 和 NAMUR 法規以及 ISO 標準。
要使用這種類型的 TOC 分析儀，首先將水樣酸化，然后鼓泡以去除無機碳。剩余的液體與過硫酸鈉混合并由兩個高性能反應器消化。然后從液體中汽提產生的 CO2，干燥后，通過 NDIR 分析儀測量其濃度。該分析儀測量的 TOC 范圍為 0-5 mg/L 至 20,000 mg/L。
五、結論
TOC 測量準確、可靠且具有成本效益，適用于需要處理水和廢水流的各種工業和市政應用。沒有需要特殊處理、員工培訓和處置限制的刺激性化學品。由于此出于多種原因，TOC 分析儀可以比傳統的水質測量技術節省成本。