總有機碳測量樣品中有機污染物的量。TOC 分析在全球不斷發生，對人類的安全和成功至關重要。有機污染會降低離子交換能力并導致不需要的生物生長，使我們使用處理過的水不安全。更不用說，水處理會產生環境保護署 (EPA)規定的有害副產品，因此 TOC 分析可幫助市政當局確定其流程的有效性。
 
如何測量 TOC？
簡單地說， TOC分析儀的工作 是將有機化合物氧化成CO 2并測量產生的CO 2量 。無論采用何種氧化技術，TOC 都必須通過測量或去除樣品總碳 (TC) 中發現的各種組分來確定。這些分數定義如下：
 
總有機碳 (TOC) — 有機分子中共價鍵合的所有碳原子
無機碳 (IC) — 碳酸鹽、碳酸氫鹽和溶解的 CO 2
溶解有機碳 (DOC) — 通過 0.45 μm 孔徑過濾器的 TOC 分數
懸浮有機碳（也稱為微粒有機碳） — 被 0.45-μm 過濾器保留的 TOC 部分
可吹掃有機碳（POC，有時稱為揮發性有機碳） ——在特定條件下通過氣提從水溶液中去除的 TOC 部分
不可清除的有機碳 (NPOC) — 未通過氣提去除的 TOC 部分。在大多數情況下，無機碳被清除而不是“確定”，在這種情況下，只有 NPOC 被確定，而 POC 被認為可以忽略不計。 氧化
幾種經批準的標準方法用于測量 TOC，包括濕化學過硫酸鹽氧化和高溫催化氧化（燃燒）。濕法化學 TOC 分析涉及通過催化劑和熱或紫外燈將有機碳氧化成 CO 2 。濕法化學氧化的這兩個細分是加熱過硫酸鹽和過硫酸鹽-UV。用于 TOC 分析的燃燒法涉及將樣品注入帶有氧化催化劑的加熱反應室中。燃燒 TOC 包含在 SM 5310B 中，而加熱過硫酸鹽和過硫酸鹽-UV 方法包含在 SM 5310C 中。
 
檢測
在 TOC 分析中，檢測通常通過固態非色散紅外檢測器 (NDIR) 來測量樣品中的有機物含量。NDIR 的工作原理是將紅外光束照射通過含有 CO 2樣氣的池。然后它測量樣品在特定波長范圍內吸收的紅外線量。例如，CO 2吸收4.26 µm的紅外波長范圍。最后，顯示是指檢測步驟中獲得的數據如何可視化。這一步極大地受益于21世紀的技術革命。許多 TOC 分析儀有一個內部計算機和一個觸摸屏界面，或者它們由外部 PC 上的軟件控制。
 
選擇氧化技術
由于這兩種氧化方法在 TOC 分析儀中實現相同的目的，因此在為您的實驗室購買一種技術之前，必須考慮每種技術的優缺點。燃燒技術更適合分析含有懸浮物質（如腐殖酸、細菌、植物或特定高分子量分子）的有機碳，或者更普遍地，適用于濃度高于 1 ppm C 的樣品。該技術效率較低碳水平低于 1 ppm C，因為燃燒技術的較高溫度限制了可以注入系統的樣品量。燃燒技術的主要缺點是由于催化劑上的碳記憶效應，系統空白值通常較高（或背景較高）。
 
當需要低水平檢測時，這兩種濕法化學氧化技術的性能明顯更好。反應發生的溫度比燃燒低得多（95-100 °C，與燃燒時 >680 °C 相比），因此可以將更大體積的樣品注入系統而無需擔心快速膨脹。雖然這兩種濕化學技術都比燃燒技術更精確、更可靠，但加熱過硫酸鹽是最可靠的技術。在加熱過硫酸鹽技術中，熱量通過對流與試劑發生反應，而在過硫酸鹽-紫外技術中，紫外光是熱源。因此，渾濁的樣品可能會降低到達樣品基質的紫外線強度，從而降低系統的氧化能力。
 
水處理測量
處理過的水的 TOC 是必不可少的，因為它有助于確保用于從這些設施中去除污染物的過程正常運行。用于水處理的消毒劑會產生 EPA 在消毒劑和消毒副產品規則 (DBPR) 中規定的副產品。可以使用 TOC 分析報告常見的副產品，例如三鹵甲烷 (THM)和鹵乙酸 (HAA) 。因此，TOC 測量對于確定我們的水可以安全使用和飲用至關重要。
 
廢水
廢水處理設施分析流入廢水的 ??TOC，以規劃和簡化其處理過程。城市的工業擴張導致廢水負荷增加，這對確定體積、有機物和需氧量的增加量提出了挑戰。為此，廢水處理設施可以測試 TOC 和/或使用生物需氧量 (BOD) 和化學需氧量 (COD) 作為TOC 的替代品來確定有機負荷和需氧量。
 
食品和飲料
了解我們的食品和飲料的成分對于過上健康的生活方式至關重要。TOC 分析在食品和飲料領域變得越來越普遍，包括在食品過程控制中的應用以確定流出物中的產品損失（在乳制品行業中很常見）以及純有機食品和飲料的質量控制以對抗人工添加劑（用于蜂蜜） 、楓糖漿和其他天然衍生食品）。通過這種方式，TOC 分析正在幫助公司增加收入和消費者對其產品的信心。
 
研究和學術界
世界各地的科學家正在尋找新的和令人興奮的方法來使用現有技術。TOC 分析仍然是這項工作的一部分，包括用于基因研究的血液和血漿分析、用于環境影響研究的污染水和土壤分析，以及用于農業和工業應用的超純水分析。碳測年和環境災難響應應用在學術界也變得越來越普遍，特別是隨著全球變暖威脅的增加。