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一次彻底了解TOC、COD两个指标和检测方法
时间:2022-06-13 点击次数:91
    TOC的全称是“总有机碳”,主要用于评价水质有机污染的指标。它反映了水中有机碳物质的总量。
  TOC包括了原水中的天然有机物(NOMs)和人工合成有机物。它们可能来自自来水管网、农业副产品和工业废水。在标准的饮用水处理工程中(凝固、沉降、过滤、消毒),一部分有机碳会变成消毒副产物(DBPs)并且致癌。而且这些有机碳物质在不同程度上直接或间接影响人体的健康。TOC可较全面反映饮用水中有机污染程度,水的TOC值越高,说明水中有机污染物含量越高,所以TOC又被称为水中的PM2.5,更能反映水质的综合水平。
  补充:国内饮水中TОC监测开展情况,目前国外特别是欧美发达国家,已将TOC列入饮用水监测常规项目,我国虽然在1991年就发布《水质总有机碳(TOC)的测定非色散红外线吸收法》(GB13193-91),并于2006年将TOC纳入《生活饮用水卫生标准》(GB/T5749-2006)检测项目中,但至今TOC检测仅在一些大中发达城市中被开展,与发达国家相比不管是监测范围还是监测频次都远远落后。
  TOC的测量方法非常多,有燃烧氧化-非分散红外吸收法、湿法氧化-非分散红外吸收法、紫外法等等十余种方法。
  燃烧氧化-非分散红外吸收法又分为差减法和直接法两种
  差减法的原理是将一定体积的水样和氧气分别导入900度的高温燃烧管和150度的低温反应管中,高温燃烧管的水样在催化剂和氧气的作用下,有机化合物转化为二氧化碳;低温反应管的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成二氧化碳。无机碳酸盐和有机化合物生成的二氧化碳依次进入非色散红外线检测器。由于一定波长的红外线被二氧化碳选择吸收,并在一定浓度范围内,二氧化碳对红外线吸收的强度与二氧化碳的浓度成正比,所以可以测量水样中的总碳TC和无机碳IC的数值,然后用总碳减去无机碳的差值,就是总有机碳TOC的数值了。
  直接法的测试原理是将水样加酸,酸化为pH值小于2,通入氮气曝气,使无机碳酸盐转变为二氧化碳并被去除。再将水样注入高温燃烧管,便可直接测得总有机碳。
  湿法氧化-非分散红外吸收法的原理是在氧化之前用磷酸处理测试的水样,去除无机碳,然后测量TOC的浓度。
  紫外法的原理是水中一些有机物在254nm波长的紫外光下的吸光度和水中的有机碳数量呈线性关系,所以可以通过紫外线光谱的吸光度来测量总有机碳TOC的浓度,紫外法由于具有快速、不接触测量、重复性好等优点,这种测量方法在最近几十年得到快速发展。
  TOC的数值,能体现出水中的细菌、病毒、抗菌药物残留、化学农药残留等等有机物的数值,我们国家的自来水标准要求TOC小于等于5mg/L。
  COD的全称是“化学需氧量”,是指水中的还原性物质在外加的强氧化剂的作用下,被氧化分解时所消耗氧化剂的数量,这个指标反映的是测试的水样中需要被氧化的还原性物质的量,一般体现的是有机物、亚硝酸盐等物质的指标。
  COD的测量方法主要有:重铬酸盐法、高锰酸钾法、分光光度法、快速消解法、快速消解分光光度法等等。
  重铬酸盐法的原理是在硫酸酸性介质中,用重铬酸钾作为氧化剂,硫酸银做催化剂,硫酸汞作为氯离子的掩蔽剂,加热沸腾以后,以硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾,根据硫酸亚铁铵溶液的消耗量计算水样的COD数值。因为这种测量方法用的氧化剂是重铬酸钾,所以称为重铬酸盐法。但是重铬酸盐法占用的实验空间大、化学试剂用量大,很难大批量快速测试。
  高锰酸钾法是用高锰酸钾作为氧化剂来测量COD数值,也就是被氧化分解时所消耗氧化剂的数量。
  分光光度法是用重铬酸盐法作为基础,通过氧化物的六价铬或三价铬的吸光度数值来测量COD数值。
  快速消解法是指在重铬酸盐法的基础上,提高消解反应体系中氧化剂浓度,或者增加硫酸酸度、提高反应温度、增加助催化剂等条件来提高反应速度的方法。
  快速消解分光光度法综合了上述各种方法的优点,是指采用密封管作为消解管,取小计量的水样和试剂于密封管中,放入小型恒温加热皿中,恒温加热消解,然后用分光光度法测定COD数值。
  我们在测试COD数值时,COD的数值越高,就表示水样的有机物污染越严重,这些有机物污染的来源可能是农药、环境激素、化工厂、有机肥料等等有机物质,我们国家的自来水标准要求用高锰酸钾法测出的COD小于等于3mg/L,特殊情况下不超过5mg/L。
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  一目科技基于微流控微光谱传感器研发出一系列产品,专注水质在线监测领域。图片
  应用场景:二次供水、城乡供水一体化、管道直饮水、现制现售水、自来水公司、卫生计生监督局。

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