Sievers分析仪：Sievers* 无机碳去除器（ICR）

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Sievers 技术采用无需气体的 ICR（无机碳去除器）来降低 IC 含量。该方法已获得专利，并获 USEPA 批准用于合规监测。当 IC 含量超过 TOC 的10倍时，应考虑使用 ICR。常见的应用包括监测原始地表水和地下水。有时，降低或去除 IC 也有利于监测成品饮用水。Sievers*无机碳去除器（ICR） 分析仪在测量总有机碳(Total Organic Carbon，TOC)时，都必须处理无机碳(Inorganic Carbon，IC)。IC是 指 CO2、HCO3-、CO32-里的碳。IC的来源包括溶解的石 灰石和从空气中吸收的二氧化碳。几乎所有的样品水中 都含有有机碳和无机碳，它们统称为总碳(Total Carbon， TC)。 总碳（TC）=有机碳（TOC）+无机碳（IC） 当样品中也含有无机碳时，分析仪就无法单独测量有机 碳，因此大多数 TOC分析仪就测量样品中的 TC和 IC，然后相减，差值即为 TOC。 总碳（TC）-无机碳（IC）=有机碳（TOC） 实测值 实测值 计 算 值 TOC分析仪也可以先吹除无机碳，然后再测量碳含量，测量结果不含无机碳。此时测得的总碳即为样品的 TOC。该测量值也称为“不可吹除有机碳（Non-Purgeable Organic Carbon，NPOC）”。 有些 TOC分析仪既可以测量 IC，又可以去除 IC，从而 给操作员很大的操作灵活性，可以根据样品中的 IC含量 来选择操作方法。当样品中的 IC小于 TOC时，分析仪 无需去除 IC即可测得准确结果。分析仪可以直接测量 IC，然后用 TC减去 IC，即得到 TOC。 但当 IC较高且 TOC较低时（例如，IC= 10倍的 TOC），如果不去除或降低 IC，则 TOC测量结果就会 变得不稳定。在下面的示例中，仪器测量 TC和 IC以计 算 TOC，TC和 IC都很高（IC是 TC的组成部分），测 量 TC和 IC的仪器误差在最终 TOC计算值中占有很大 比例。如果在进行分析之前先去除或降 IC，就能提高仪 器的分析性能。 例如，样品中含 100 ppb TOC和 1900 ppb IC。我们假 设仪器测量 TC和 IC的准确度为 2%。一种情况是不去 除 IC，另一种情况是将 IC降到 100ppb（见表 1）。 在 IC较高、TOC较低的情况下，去除或降低 IC能够提 高仪器的分析性能。一般来说，在使用 Sievers* TOC分 析仪时，如果 IC高出 TOC预期值的 10倍以上，我们建 议降低或去除 IC。 去除和降低 IC的方法 有些 TOC分析仪用气体来吹扫样品，以去除 IC，而剩 下的碳就是需要测量的有机碳。吹扫样品是去除 IC的有 效方法，但需要考虑以下几个问题： 1. 吹扫气体的纯度（以免气体中的有机物污染样品）。 2. 挥发性有机物的流失。 3. 如果不能 100%去除 IC，则留下的 IC可能被报告为 TOC，从而给分析系统带来误差。 4. 吹扫气体会增加成本、提高维护要求、延长样品制 备和分析时间。 5. 在 EPA TOC方法 415.3（“确定水源和饮用水的总 有机碳含量和 254 nm的特定紫外吸光度”）中， USEPA规定 20分钟的吹扫时间，气体流量为 100-200毫升/分钟，确保将 IC含量降到最低，以测量 TOC。在实践中，吹扫时间通常为 3-10分钟，具 体时间可以根据仪器生产厂的建议和样品的特性而 定。 表1.去除和未去除IC的示例计算显示了对TOC结果的影响 实际TC 测得TC （有2％误差） 实际IC 测得IC （有2％误差） 可能的算得TOC 未去除IC 2000 ppb 1960-2040 ppb 1900 ppb 1862-1938 ppb 22-178 ppb 去除 IC 200 ppb 196-204 ppb 100 ppb 98-102 ppb 94-106 ppb Sievers技术采用无需气体的 ICR（无机碳去除器）来 降低 IC含量。该方法已获得专利，并获 USEPA批准 用于合规监测。 ICR的工作原理 在去除 IC时，ICR首先酸化样品，以将 IC全都变成 CO2的形式。酸化之前，IC以离子形式和非离子形式 存在。离子形式包括碳酸盐和碳酸氢盐，非离子形式为 CO2。离子形式和非离子形式的含量比例取决于 pH值。酸化样品可以将 IC全都转化为 CO2，以方便将其吹除。 当分析仪探测到连接无机碳去除器（ICR）时，会自动 进行样品酸化，所使用的酸剂同正常 TOC分析时使用 的酸剂相同，因而无需添加其他试剂。样品酸化之后，会流过 ICR中能渗透 CO2的脱气模块。ICR还配有真 空泵，用于将脱气模块外部抽成真空，以去除样品中的 无机碳（CO2）。内置的化学捕集器先“净化”通过脱气 模块的空气，去除空气中的全部有机物，以免污染样品。 IC的去除率可达 95-99%。无需百分之百去除 IC，因 为 Sievers TOC分析仪会测量剩余的 IC，然后用 TC 减去 IC得到 TOC。 IC含量被大大降低，从而提高了仪器的分析性能。这 种降低或去除 IC的方法有以下优点。 1. 无需吹扫气体，因而成本较低，去除IC的过 程更简单。 2. 样品脱气同样品分析直接连在一起，因而无 需花额外时间来降低或去除IC。 3. 此过程使挥发性有机碳（VOC，Volatile Organic Carbon）的流失降低到最少。进水 中流失的VOC会降低进水和出水之间的TOC 去除率的计算值。 4. 此过程由分析仪自动完成，无需人员手动操 作。 如果无需去除 IC，操作员可以用 ICR的开启和关闭设 置来绕过 ICR，方便地转换到正常监测模式。 应用建议 当 IC含量超过 TOC的 10倍时，应考虑使用 ICR。常 见的应用包括监测原始地表水和地下水。有时，降低或 去除 IC也有利于监测成品饮用水。 对于在线连续监测的应用，应对所有样品启用 ICR，并 保持 ICR的运行。ICR安装在 Sievers M系列实验室型、便携式、在线型 TOC分析仪的机箱内部，环保效果最 佳，使用方便，占据空间小。