含盐溶液中总有机碳的测定(完全版）

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

含盐溶液中总有机碳的测定

By Robert A. Booth

摘要
         燃烧氧化型总有机碳分析仪，使用合适的催化剂，可以方便地分析含盐溶液中的总有机碳含量其他氧化碳的方法经验证明会有氯离子的干扰，同时填装在燃烧管内的催化剂也发现会有盐沉积在表面而影响效率这篇报告主要讨论Apollo9000型总有机碳分析仪在此复杂应用中的可靠性和维护的方便性

介绍
  含氯化钠样品中的有机和无机碳含量的测定一直倍受关注测知海洋中的可溶性有机碳（DOC）的浓度，可以评估有机物在碳循环中的作用；很多沿海城市已发现海水侵入了他们的淡水系统；很多工厂必须分析过程中和排水口的含盐水样品

用低温氧化法将碳氧化为二氧化碳时，被分析水样中氯的存在通常会干扰碳的测定这类仪器通常使用过硫酸盐，有时也结合紫外光提高氧化性能作为氧化媒介的自由基会被氯离子消耗掉，从而大大减慢反应时间，使分析过程长的使人无法忍受在反应混合物中加入汞会一定程度上YZ氯的影响，但汞带来了废弃物处理的问题

并且氯离子氧化为氯气后，会腐蚀仪器的检测器

在高温燃烧氧化的分析仪中，氯离子不会影响反应速度，氯气的浓度也很低但钠离子沉积（结晶）到燃烧管上会使石英管变花，当温度升高时，石英管会因此损坏

Tekmar-Dohrmann的Apollo 9000总有机碳分析仪精巧的结构设计可以很方便地用于含盐溶液的总有机碳分析燃烧管，氯吸收器和其他进行含盐溶液分析时要进行日常维护的部件都可以很方便地拆装

实验过程
一台填装了合适催化剂的Apollo9000总有机碳分析仪，测试了海水样品和添加了3%NaCl的水样品（模拟海水）所有测试都是在TOC模式下进行，之前样品中都加入了酸以吹扫掉无机碳因为海水中包含大量的无机碳，采用酸化和吹扫技术是适当的

初始的实验测试了纯的海水样品和分别添加了1，5和10mg C/L苯二甲酸氢钾（KHP）的海水样品然后同样的样品瓶再次在TC方式下测定，因为这些样品已经加酸并吹扫去掉了无机碳

另外进行的实验是探测盐分沉积到催化剂上，在阻塞气流前的Zda盐量

Z后比较了仪器对盐和非盐溶液中的1,4 苯醌，蔗糖，腐殖酸，丹宁酸样品的响应

结果与讨论
海水中的TOC含量测得为1.1ppmC+/-0.05扣除海水的TOC值，回收实验的值分别是1.31ppm C，4.99ppm C，9.88ppm C因为所有分析过程使用的是预置的校正系数和0ppm的空白值因此，表1中的值并不准确，而只是用于显示进样大量盐分后的相对量的改变然后TOC方式下连续进0.5ml的海水42次，其间插入进了一些饮用水，Z后一个海水样品的TOC值为0.91ppm C在TC测量方式下对前面实验的样品瓶再次测量，扣除海水的TOC后，回收值为1.25ppm C，4.60ppm C，9.23ppm C

这说明催化剂可以耐受大量盐分的沉积，给出良好的定量结果

表1  催化剂的重复使用
样品    TOC值ppm    TOC值（扣除海水TOC值）    在42次0.5ml海水进样后
DI 纯水DI/5ppm C海水（SW）SW+1ppm CSW+5ppm CSW+10ppm CDI/5ppmC    0.137+/-0.064.52+/-0.121.10+/-0.052.41+/-0.466.09+/-0.07310.98+/-0.0344.55+/-0.10    ------1.314.999.88--    ------1.254.609.23--

Zda的盐分耐受量
进样200ml 0.3%的氯化钠溶液后，结晶在催化剂上的盐分会堵塞使气体无法通过这相当于0.5ml样品量进样400次，200ml总量含6克盐分所以我们建议**是进样180ml（0.3%NaCl）以后，就进行燃烧管清洗和催化剂脱盐假设每个样品做两次，实际在进行维护前可以分析180个样品如果进样量降低到0.3ml，就可在进行维护前分析300个样品

大量的盐分沉积后使催化剂从燃烧管中取出时变得比较困难，此时可直接在燃烧管中加入去离子水，每次加入50ml水并多次加入可以使催化剂比较容易从燃烧管中取出催化剂要小心处理避免颗粒破损从燃烧管中取出催化剂后要用去离子水多次冲洗，然后在100C的烘箱中烘干后再填装到管内在催化剂底部垫上新的洁净的石英棉防止催化剂从燃烧管漏掉

在使用处理后的催化剂做分析前，需用680C这样温和的条件进行活化这个活化过程只要简单地在软件中选择催化剂活化方法就可自动进行，需时约60分钟表2和表3中的数据是用活化后的催化剂做出来的

多种化合物的响应值
测试了四种化合物以比较在盐和非盐溶液中仪器的响应（表2）实验证明对于去离子水和3%NaCl溶液中的同种化合物，仪器的响应是一样的

这些响应值计算成ppm C后也和溶液的实际值进行比较（表3 ）腐殖酸是很难配置成准确浓度的溶液，因为溶液颜色很浓，无法确定是否所有的颗粒都已溶解因此在测量腐殖酸溶液的时候使用了磁搅拌腐殖酸（TC）总碳是在再次老化后的催化剂上测定的较高的值可能说明在酸化和吹扫时有些事情发生了，降低了有机碳的含量

表2同种化合物在不同溶液中的仪器响应值
化合物    3%NaCl溶液    去离子水溶液
1,4 苯醌蔗糖腐殖酸丹宁酸    2.16ppm2.06ppm1.76ppm1.84ppm    2.20ppm2.11ppm1.72ppm1.86ppm

表3计算值和实际值的比较
化合物    实际浓度    分析浓度n=6
(1)腐殖酸腐殖酸(2)丹宁酸蔗糖1,4 苯醌    2.073ppm C2.073ppm C2.544ppm C1.998ppm C2.058ppm C    1.795+/-0.1052.247+/-0.1292.434+/-0.0231.984+/-0.141(3)2.104+/-0.054
(1)    腐殖酸的钠盐溶液，Aldrich Chemical Company，Vector CHNO&S分析仪分析，40.34%C
(2)    丹宁酸，Aldrich Chemical Company， Vector CHNO&S分析仪分析，49.89%C
(3)    n=5

结论
Apollo 9000 很适合分析盐溶液中的总有机碳含量但必须注意的是盐在催化剂上的沉积会降低仪器对碳的响应催化剂Z多可承受5克氯化钠，以后就要清洗燃烧管老化再生催化剂

在再生后催化剂上得到的数据同在新催化剂上得到的数据是可比的