总有机碳(TOC)和微生物浓度对应关系？

挑战 

很多工艺使用无机酸作为重要原料。在确定特定应用的 适用性时，尤其是在确定该应用对工艺和产品的影响时， 准确评估酸的质量是至关重要的。 

酸中的可溶性杂质会影响生产工艺和产品质量。过量的有机污染物带来以下问题：

- 生产工艺效率低下 

- 产品被污染 

- 生产批次不合格 

- 工艺和产品偏差

化工行业都需要确定和控制无机酸的质量。这些行业包 括：原料药物（ API ， Active Pharmaceutical  Ingredient）、化肥、半导体加工、化学衍生物。酸用 于离子交换树脂再生，也可以是产品配方的原料。

在半导体行业中，硫酸用于晶圆蚀刻工艺。酸的纯度和 洁净度对生产至关重要，这就要求硫酸供应商对产品批 次进行污染控制，以满足工艺要求。很多行业在电镀工 艺中使用硫酸铜。为了提高化学品的性能，生产商添加 有机基体的匀染剂和增白剂。了解添加剂的用量及其潜 在的分解物，有助于控制产品质量和工艺。

解决方案

由于有机污染物的种类繁多，用总有机碳（TOC，Total  Organic Carbon）作为评估酸质量的参数不失为测量样 品杂质的有效方法。但是，分析仪器必须具有酸基体的 化学耐受性，并能在低 pH 值下有效氧化有机碳，这样才能得到正确的测量结果。

Sievers InnovOx ES 实验室型 TOC 分析仪采用超临界水 氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技术来 测量酸溶液中的 TOC 的 ppm 和 ppb 含量。事实证明，SCWO 技术能够对磷酸、盐酸、硝酸、硫酸进行精 准 的 TOC 定量分析。

技术

Sievers InnovOx 实验室型分析仪采用 SCWO 技术， 将有机碳分子氧化成CO2，然后用非分散红外 （NDIR，Non-dispersive Infrared）检测技术进行精 确定量。在使用 SCWO 技术时，先在水的临界点以上 对样品进行加热和加压。在一定条件下（375˚C 和 220 巴），水成为超临界流体，水中的有机物高度可 溶，而无机盐不溶。这就提高了氧化效率，能够精确 测量腐蚀性和复杂基质中的 TOC，甚至浓酸中的 TOC。

硫酸中含有来自其自身生产过程的各种杂质，包括有 机污染物。这些污染物即使含量极低，也会给要求使 用高纯度原料的工艺带来风险，尤其是给半导体和电 化学沉积工艺带来风险。因此，为了优化工艺操作、 提供产量，必须对酸的质量进行定量分析。

硫酸（H2SO4）

在测试中，向 H2SO4 中加入不同浓度的邻苯二甲酸氢 钾（KHP），以此来评估 Sievers InnovOx 实验室型 分析仪的分析硫酸中 TOC 的能力。将 96%浓度的 ACS 级硫酸稀释到 24%，然后分别加入 0.2、0.5 和 2  ppm TOC 的 KHP，进而证明了分析仪的分析能力。

分析在 0 - 100 ppm 范围内进行，由于样品的 pH 值 适用于 TOC 分析，故无需使用酸剂。10%过硫酸钠氧 化剂足以分析此范围的 TOC。

表 1 中的分析数据包括加标浓度、测自空白 24%硫酸 溶液的 TOC、实测 TOC、以及回收 TOC 的含量和百分比。回收的 TOC 值等于实测 TOC 减去空白 TOC。

表中的数据证明了分析仪能够定量分析浓酸溶液中的 低浓度 TOC。当 TOC 从 2 ppm 降至 0.2 ppm 时，回收率百分比就会从 偏离，这主要是因为加标浓度（200 ppb）接近空白浓度（180 ppb）。在这种低浓 度下，空白浓度或仪器基线的波动会导致结果的波动。

表 1：在 24% H2SO4中的 TOC 分析

第二项测试分析了各种浓度硫酸的 TOC 回收率。将 1  ppm TOC 的 KHP 分别加到 1、5、10 和 24%的 H2SO4中， 测量数据如表 2 所示。回收的 TOC 值等于实测 TOC 减 去空白 TOC。

表 2：1 - 24% H2SO4的 KHP 回收率

5 - 24% H2SO4的 1 ppm TOC 回收率非常好， 但 1%  H2SO4的 TOC 回收率就偏离了 45%。 当 TOC 浓度接近 空白 TOC 浓度时，空白测量值的波动会显著影响到计 算的 TOC 结果。

测试还评估了 Sievers InnovOx 实验室型分析仪分析 24% ACS 级硫酸中 0.1 - 0.5 ppm 范围 TOC 的能力。分 别将 100、200、300 ppb KHP 加到 ACS 级硫酸中，测 量结果如表 3 所示。

表 3：24% H2SO4的低于 500 ppb 的 KHP 回收率

测量结果显示了预期的增长趋势。100 ppb 加标显示 了 50 ppb 的增长，200 ppb 加标显示了 120 ppb 的增 长，300 ppb 加标显示了 230 ppb 的增长。显然，分 析仪能够检测出 410 ppb 基线上的 50 ppb 的增长， 这表明分析仪的灵敏度完全适用于分析如此低的浓度。 对硫酸进行高灵敏度分析的限制因素是基体中的基线 TOC。同任何其它分析一样，基线值附近的结果容易 变化。人们都知道，H2SO4的纯度低于同样浓度的其 它无机酸（如 HCl、HNO3等）的纯度，因此不难预料， 纯品 H2SO4中含有一定量的有机杂质。

结论 

Sievers InnovOx 实验室型分析仪能够精 准地测量出浓度Z 高为 24%的硫酸中的 TOC。 Z 高 2 ppm KHP 的 实测回收率具有出色的精确性和准确性。空白测量值 的大小和稳定性是对 H2SO4进行高灵敏度 TOC 分析的 限制因素。分析仪的灵敏度（检测限 LOD = 水中的 50 ppb）足以区分 100、200 和 300 ppb TOC。分析仪 在整个测试过程中表现出极 佳的耐用性，且能耐受 H2SO4基质，无降解迹象。

简介 

       在生产消费品时，有效地清洁生产设备对质量控制 来说至关重要。清洁工艺的目标是降低产品污染的 风险，有效的清洁工艺可以将风险降低到可接受的 水平，以确保产品质量。如果无法衡量和验证清洁 工艺的有效性，就无法了解产品质量和消费者安全 的风险。 

       根据美国食品和药品管理局（FDA）提供的数据， 2017 年食品和饮料行业产品召回的主要原因是微 生物对产品的污染。对于减少和消除微生物污染来说，强有力的清洁工艺至关重要，因此监控清洁工 艺有效性的方法同样至关重要。  

       总有机碳（TOC）分析是消费品生产商广泛采用的非专属方法，用于检测产品、清洁剂、以及微生物 等污染物的残留量。 

       为了证明 TOC 分析法适用于预期用途，我们对设 备清洁之后可能尚存的残留物进行了回收和线性研究。工厂通常会测试化学污染物和化合物，但很少用 TOC 分析法来测试微生物的回收率。本文旨在探讨对于清洁验证和确认，TOC 分析法能否证明 可接受的微生物污染回收率和线性。

实验设计和设置 

       我们同科罗拉多大学博尔德分校合作，用一整夜时 间在胰酶大豆肉汤中培养 100 毫升枯草芽孢杆菌 （Bacillus subtilis）。以 4500 转/分钟的速度将Z 终培养物的十毫升等分试样离心分离 10 分钟，形 成细胞沉淀。 在每次离心之间，倒出上面的液体，用涡旋混合方 法用 10 毫升超纯水使沉淀细胞重新悬浮。重复此 过程 7 次。设计淋洗循环以除去细胞培养基带来的 TOC 污染。在第 7 次淋洗循环后，根据已有的 4,6- 二氨基 -2- 苯 基 吲 哚 （ 4,6-diaminidino-2-phenylindole，DAPI）染色任务来对细胞进行重 新悬浮、稀释、计数（见图 1）。 

       确定细胞密度之后，用 Sievers* M9 TOC 分析仪 测量 1 ppm 确认标样组，然后进行三次细胞浓度 稀释。在测量 TOC 之后，用 0.45μm 灭菌过滤器 过滤剩余样品，彻底除去细菌（见图 2）。然后 再次测量 TOC 以确定每个样品的非细胞背景 TOC（见图 2）。

图 1： 枯草芽孢杆菌在细胞计数的荧光显微镜成像

图 2：枯草芽孢杆菌的过滤过程

结果

表 1：微生物细胞密度与 TOC 的相关性结果

       表 1 和图 3 是微生物 TOC 相关性研究的结果。线性趋势线的 R2 值为 0.9981，表明实测细胞密度有良好的线性趋势。根据图 3 所示的线性拟合趋势线方程，定义为 3 倍噪声的检测水平（LOD，Level  of Detection）为 2.74E + 06 细胞/mL。此外，根据线性拟合趋势线和 M9 仪器规格，50 ppm 的Z 大仪器定量限为 2.49E + 08 细胞/mL。 

       在进行微生物 TOC 定量之后，分别将 1 毫升的每 种细胞密度溶液放在不锈钢试样板上进行试样污染， 然后使试样干燥。此试样污染的目的是确定微生物 TOC 相关结果的目视检测限。图 4 是微生物试样 污染图。

图 3：微生物细胞密度与 TOC 的线性关系

图 4：微生物试样板污染 (A) 5.8E+07 细胞/mL (B) 5.8E+06 细胞/mL (C) 5.8E+05 细胞/mL

讨论与结论

       微生物 TOC 相关结果和试样污染图都说明了连续 监测已有的清洁工艺有效性的重要性。在理想光线 下，很容易在试样板上看到Z 高细胞密度（5.8E +  07 细胞/mL）的污染斑。而对于较低细胞密度， 即使光线很好，也很难在试样板上看到污染斑。这表明除了强有力的清洁工艺之外，还需要用非目测的方法来测试清洁工艺的有效性。 

       根据收集的数据，可以想象用于生产消费品的设备上仍有显着微生物污染，却仅凭目视检查就被投放 到生产中，导致严重后果。因此必须连续监测已有 的清洁工艺的有效性，才能降低产品质量风险和消 费者安全风险。 

       Z 后，由于微生物分子组成的不确定性，很难确定微生物溶液的回收率。本研究根据先前在确定活性 微生物细胞中的碳含量时的发现，旨在确定微生物 溶液的理论回收率。图 5 是理论微生物 TOC 产出 量的计算过程。基于每个细胞的碳原子参考数， 5.8E + 07 细胞/mL 的理论 TOC 浓度为 11.6 ppm。

图 5：理论微生物 TOC 产出量的维度分析

      在本文的实验中，测量到 5.8E + 07 细胞/mL 的 TOC 实际回收值为 9.13 ppm，对挑战性的化合 物的回收率为 78.7％，从而证明实验方法是成功的。 

       总之，本研究用 Sievers M9 TOC 分析仪演示了 在清洁验证和确认时的细胞密度同目视检测限的 关系，成功地证实了微生物 TOC 回收率。实验 数据支持使用 Sievers TOC 分析仪来确认设备清 洁度，同时表明除了目视检查之外还须考虑使用 监测微生物污染的定量方法。 TOC 分析法是测 量残留物、监测清洁工艺、降低总体风险的有效 方法。苏伊士公司提供 Sievers 系列产品，包括 能够解决您的一切清洁验证和确认需求的 TOC 解决方案、服务、支持。

简介 

化肥生产厂将空气和岩石等原料转化为高品质养料供给植物。长期以来，化肥生产的流程未变，但生产技术和 技巧已经有了显着变化。1

化肥生产厂致力于改进工艺、限制排放、节约成本、提高产品质量，同时确保工作环境的安全 1。要想实现以上目标，至关重要的一点就是控制生产过程中的有机碳水平。

挑战 

原料质量不稳： 化肥厂使用各种来源的无机原料，包括硝酸、盐酸或磷酸盐，其质量和有机污染物常有差别。如果原料中的有 机污染物含量过高，就会严重影响Z终产品的质量。如 果能够尽快、尽早确定进料的质量，就能控制生产工艺和产品质量，从而节省时间、资金、材料。

硝酸类化肥的含碳量： 当可燃性物质（即有机物）的含量超过一定水平时，硝 酸化肥的燃烧和爆炸风险就会增加。在造粒过程中，脂 族长链等有机化合物是不可或缺的，它们能提供颗粒强 度和支持。出于运输和储存目的，规则要求硝酸化肥的 总碳含量不超过 0.2％。2,3

颗粒的抗结块性： 控制硝酸化肥的抗结块性也有助于确保Z终产品的质量。 抗结块剂是长烃链，加入化肥颗粒中使其分子稳定。控 制颗粒结块的关键是评估喷洒工艺质量的能力。

测定尿素硝酸液态化肥中的酰胺氮： 尿素硝酸（UAN，Urea Ammonium Nitrate）溶液被称 为 21 世纪的化肥。该化肥含有氮的所有形式，即使在 植物休眠期，也能满足植物对氮元素的需求。必须分别 量化 UAN 液体化肥中三种形式的氮 [即铵离子 NH4+、硝酸根离子NO3-、酰胺 NH2（来自尿素 CO(NH2)2]，以确 定该化肥的强度。目前这种量化是通过人力和时间密 集型的实验室工作来完成的 4。只有快速测出数据才能及时有效地批准放行产品批次。6

在尿素生产中损失的尿素： 尿素越来越多地用作化肥生产的重要原料，每个硝酸 生产厂都有尿素生产车间。尿素是由氨和一氧化碳在 需要多个热循环的过程中产生的。尿素生产中有一项 非常重要的工作，就是精确测量生产中损失的尿素， 或随废水、冷却水、冷凝物一起被排放掉的尿素。但 尿素是一种难以氧化的化合物，因此很难测量。目前 人们用复杂的滴定方法来测量尿素，通常需要 1-3 天 才能完成，这对实验室和生产管理人员提出了挑战。 只有找到快速定量分析排放物中的有机氮的方法，才 能将尿素含量同其它形式氮（硝酸盐和氨）的含量区 分开来，从而使GX生产所需的实时决策成为可能。

解决方案

生产运营、质量控制、实验室等部门的管理人员需要快速可靠的分析方法。总有机碳（TOC，Total

Organic Carbon）分析是一种兼有包容性和非专属性的测试方法，能够测量所有的有机碳分子的浓度5。同欧盟条例4所述的方法相比，以实时（在线）或抓样（实验室）模式进行的有机化合物监测，能够及时提供化肥生产和产品的宝贵和准确的信息。

Sievers*InnovOx TOC分析仪用超临界水氧化技术（SCWO,Super Critical Water Oxidation），将有机碳分子氧化成二氧化碳，然后用非分散红外（NDIR,Nondispersive Infrared）检测法对其进行定量分析。

在用SCWO技术时，有机物高度可溶，而无机盐即使浓度很高也不可溶，这就提高了氧化效率，以及测量侵蚀性和复杂基质中的TOC的能力。Sievers InnovOx分析仪能够测量含有悬浮、胶状、溶解化合物的样品中的TOC颗粒（<800μm）和溶解的TOC。

优势

TOC分析是快速而简便的分析方法：

可以在几分钟内（5-20分钟，取决于具体方法）完成TOC测量。

TOC分析是可重复的和准确的分析方法：

TOC分析只需有限的人为干预和实验室操作，分析的准确性和重复性高。TOC分析仪能测量复杂基质中的TOC（Z 低浓度甚至在2 ppm以下），能充分氧化样品中的有机分子。分析仪能够精确分析含有微粒、高浓度多种离子、低pH或高pH等各种样品。

TOC分析是工作安全的技术：

TOC分析不使用或产生有毒或对环境有害的物质。分析仪只用环境空气、去矿物质水和简单试剂进行分析。可以将仪器产生的废液排放到普通废液排放处。

结论

在化肥生产过程中进行严格的分析控制，对工艺优化和Z终产品质量保障来说至关重要。TOC分析法允许工厂在质量控制实验室内或生产流程中测量和监测有机物。6

Sievers InnovOx分析仪提供化肥生产厂所需的准确、快速、可靠的分析。分析仪有理想的稳健性和样品处理能力，能够对复杂基质进行准确的TOC测量，甚至可以应用于难氧化分子（如尿素）。

近年来，水质监测方法形成的种类繁多，但总的来说分为试纸检测和传感器监测两类，传统的试纸监测方法，面临着操作过程复杂、试纸易受污染、监测不准确等问题，而探头法水质检测仪和国标法水质检测仪虽然克服了上述问题，但也面临着检测数据不易区分、价格昂贵以及占用空间大等缺陷，那么如何才能在保持检测过程简便、检测结果准确这两个关键优势的同时，减少检测仪的价格和占用空间，并提升其进一步区分能力呢？

经过多年努力，山东霍尔德电子自主研发的高精度总有机碳toc分析仪采用便携设计，使用电导率差值检测技术，检测精度高，响应时间短且配备大量的储存空间，能够存储大量的测试数据。产品符合国家法规和标准，可满足制药用水、注射用水、超纯水和去离子水的在线及离线的检测要求。

挑战 

       许多行业都需要掌握盐水或卤水溶液中的有机杂质的含量，以保证产品质量、过程控制、资产保护。能够准确 评估这些溶液的质量，是决定应用适用性的关键。上述 行业包括海水淡化、石油和天然气、氯碱和制药/生物 制药等。 

       典型的卤水溶液是水基样品，含有微粒和溶解的碳氢化 合物，以及溶解的氯化钠（NaCl）或其它盐。海水一般 是 3.5 - 4.5％的卤水溶液，氯碱样品是高达 28％的卤水 溶液。 

       选择总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）作为衡量 卤水质量的参数，是评估有机杂质的有效方法。所选的 分析仪器必须满足化学兼容性，而且必须确定氧化效率。 

       在测量 TOC 时，盐基质给分析仪器带来了挑战。在 UVNDIR 类系统中，侵蚀性的样品基质会损害红外源，大幅降低其工作效率。在燃烧类技术中，会发生催化剂中 毒及燃烧管变得不透明。设备一旦遭受卤水溶液的侵害， 就需要进行彻底的维护和修理。

解决方案 

       Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，能够定量分析高 浓度盐基质中的 TOC，具有高准确度、精确度和灵敏度。 超临界水氧化技术通过去除无机干扰物来使氧化率Z大 化。例如，分析仪通过增加分析量，达到饱和 NaCl （6M）溶液的 50 μg/L（ppb）碳的检测限（LOD， Limit of Detection）。分析仪能够耐受溶解的和悬浮的 固体颗粒，能够抵抗分析过程中产生的盐酸的腐蚀。分 析仪还具有其他优势，其中包括：

-无需催化剂，无燃烧管结垢或退化 

-低耗材成本，只需更换管子、密封件、卤素捕集器 

-无需气泵，分析仪可以使用环境空气来操作

-可以用 Sievers InnovOx Online 在线型分析仪来 实时产生过程数据，或用 Sievers InnovOx ES 实 验室型分析仪来产生离线数据组

       在以下的卤水分析中，Sievers InnovOx（实验室型或在线型 ）用邻苯二甲酸氢钾（ KHP， Potassium  Hydrogen Phthalate）来校准。分析仪在不可去除有 机碳（NPOC，Non-purgeable Organic Carbon）的 模式下运行样品。 

1.在氯碱膜电解过程中使用 28％ NaCl，TOC 限值 小于 10 ppm  

2.在制药/生物制药浸出和提取物应用中，用 6M  NaCl 溶液，其中 TOC 污染必须极小 

3.海水处理

结果 

1.在氯碱膜电解过程中，用 28％ NaCl 用自动进样器在无人操作的情况下对含有 5 ppm TOC 的氯碱卤水样品进行 140 次分析，运行时间约为 12 小时。表 1 是数据总结，其中 σ 是标准偏差，RSD 是 相对标准偏差。

表 1：Sievers InnovOx 饱和 NaCl 的 TOC 结果

       表 1 中的结果显示，仪器的相对精确度优于 4％。在 如此长时间的运行中，分析不受干预，分析仪无需维护，这进一步说明 Sievers InnovOx 不受 28％NaCl 基质的影响。

2. 高纯度卤水（6M NaCl）的低浓度 TOC 定量分析（制 药/生物制药浸出和提取物应用）

       分别将 0.25、0.40、0.60 ppm 的蔗糖加标到 6M NaCl 溶液中，然后用 Sievers InnovOx 进行分析，由此来确 定高纯度卤水中的 TOC 回收率的精确度和准确度。表 2 中的结果显示，相对于加标值，回收率的偏差在 5% 以 内。甚至在低于 0.50 ppm 时，相对精确度也好于 15%。 在 0.25 - 0.60 ppm 范围内的回收性能进一步表明， Sievers InnovOx 适用于分析 6M NaCl 中的小于 1 ppm  的 TOC。 

表 2：Sievers InnovOx 对 6M NaCl 中低于 1 mg/L 的 TOC 结果

3. 海水处理 在海水处理应用中，海水经过几个步骤的处理，在每个处理步骤之后检查有机物含量，以确保Z 佳性能和出水质量。分析结果如表 3 所示。 

表 3：Sievers InnovOx 在海水应用中的 TOC 结果

表3中的结果显示，相对精确度优于6％。有机物含量随工艺步骤而降低，表明有机物被有效去除。这就证明了Sievers InnovOx适用于测量有机物。即使当TOC浓度小于1 ppm时，分析仪都具有良好的适用性。

技术

Sievers InnovOx分析仪采用超临界水氧化（SCWO，SupercriticalWater Oxidation）技术，将有机碳分子氧化成二氧化碳，然后用非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术对其进行定量分析。在超临界水氧化过程中，样品在水的热力学临界点以上被加热加压。在此条件（375˚C和220 bar）下，水成为超临界液体，有机物高度可溶，而无机盐不可溶。这些条件能够提高氧化效率，使分析仪能够有效

测量侵蚀性和复杂基质中的TOC。

Sievers InnovOx除了测量溶解的TOC外，还能测量含有悬浮物质的样品中的TOC微粒（<800µm）。

建议

在用吸样来监测多个位置时，可以使用SieversInnovOx ES实验室型分析仪，此款仪器可以配置可选的空气过滤器。此选项可以使用环境空气作为分析仪的载气，无需加压的氮气或仪器气体。自动进样器Z多可以配置120个35mL样品管，或者63个40mL或60mL样品瓶。此外，在应用中还可以使用可选的搅拌台和清洗台。我们建议使用上述选项来保持样品的均匀性，而且便于日常清洁自动进样器的针，以及防止卤水腐蚀设备。

当需要连续的实时数据时，可以使用Sievers InnovOx在线型分析仪来分析卤水。我们建议配置PTFE样品阀来防止卤水腐蚀。此外，应在防护罩内安装吹扫空气加湿器，以防腐蚀性环境气体和水溅起。

结论 

Sievers InnovOx 分析仪用于有效地、GX地分析复杂 水性基质中的有机碳含量，包括含有高浓度无机盐的 溶液中的有机碳。分析仪结合了 SCWO 氧化法与 NDIR 检测法，可以定量分析饱和盐溶液中的低 ppm  TOC。

挑战 

许多行业都需要掌握盐水或卤水溶液中的有机杂质的含 量，以保证产品质量、过程控制、资产保护。能够准确 评估这些溶液的质量，是决定应用适用性的关键。上述行业包括海水淡化、石油和天然气、氯碱和制药/生物制药等。 

典型的卤水溶液是水基样品，含有微粒和溶解的碳氢化 合物，以及溶解的氯化钠（NaCl）或其它盐。海水一般 是 3.5 - 4.5％的卤水溶液，氯碱样品是高达 28％的卤水 溶液。 

选择总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）作为衡量卤水质量的参数，是评估有机杂质的有效方法。所选的分析仪器必须满足化学兼容性，而且必须确定氧化效率。 

在测量 TOC 时，盐基质给分析仪器带来了挑战。在 UV-NDIR 类系统中，侵蚀性的样品基质会损害红外源，大幅降低其工作效率。在燃烧类技术中，会发生催化剂中 毒及燃烧管变得不透明。设备一旦遭受卤水溶液的侵害， 就需要进行彻底的维护和修理。

解决方案 

Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，能够定量分析高 浓度盐基质中的 TOC，具有高准确度、精确度和灵敏度。超临界水氧化技术通过去除无机干扰物来使氧化率Z大 化。例如，分析仪通过增加分析量，达到饱和 NaCl （6M）溶液的 50 μg/L（ppb）碳的检测限（LOD， Limit of Detection）。分析仪能够耐受溶解的和悬浮的 固体颗粒，能够抵抗分析过程中产生的盐酸的腐蚀。分析仪还具有其他优势，其中包括：

- 无需催化剂，无燃烧管结垢或退化 

- 低耗材成本，只需更换管子、密封件、卤素捕集器 

- 无需气泵，分析仪可以使用环境空气来操作

-可以用 Sievers InnovOx Online 在线型分析仪来 实时产生过程数据，或用 Sievers InnovOx ES 实 验室型分析仪来产生离线数据组

在以下的卤水分析中，Sievers InnovOx（实验室型或 在 线 型 ）用邻苯二甲酸氢钾（ KHP， Potassium  Hydrogen Phthalate）来校准。分析仪在不可去除有 机碳（NPOC，Non-purgeable Organic Carbon）的 模式下运行样品。

1.在氯碱膜电解过程中使用 28％ NaCl，TOC 限值 小于 10 ppm  

2. 在制药/生物制药浸出和提取物应用中，用 6M  NaCl 溶液，其中 TOC 污染必须极小 

3. 海水处理

结果

1.在氯碱膜电解过程中，用 28％ NaCl 用自动进样器在无人操作的情况下对含有 5 ppm TOC 的氯碱卤水样品进行 140 次分析，运行时间约为 12 小时。表 1 是数据总结，其中 σ 是标准偏差，RSD 是 相对标准偏差。

表 1：Sievers InnovOx 饱和 NaCl 的 TOC 结果

表 1 中的结果显示，仪器的相对精确度优于 4％。在 如此长时间的运行中，分析不受干预，分析仪无需维 护，这进一步说明 Sievers InnovOx 不受 28％NaCl 基 质的影响。

2. 高纯度卤水（6M NaCl）的低浓度 TOC 定量分析（制 药/生物制药浸出和提取物应用）

分别将 0.25、0.40、0.60 ppm 的蔗糖加标到 6M NaCl 溶液中，然后用 Sievers InnovOx 进行分析，由此来确 定高纯度卤水中的 TOC 回收率的精确度和准确度。表 2 中的结果显示，相对于加标值，回收率的偏差在 5% 以 内。甚至在低于 0.50 ppm 时，相对精确度也好于 15%。 在 0.25 - 0.60 ppm 范围内的回收性能进一步表明， Sievers InnovOx 适用于分析 6M NaCl 中的小于 1 ppm  的 TOC。

表 2：Sievers InnovOx 对 6M NaCl 中低于 1 mg/L 的 TOC 结果

3. 海水处理 在海水处理应用中，海水经过几个步骤的处理，在每个 处理步骤之后检查有机物含量，以确保Z 佳性能和出水 质量。分析结果如表 3 所示。

表 3：Sievers InnovOx 在海水应用中 的 TOC 结果

表 3 中的结果显示，相对精确度优于 6％。有机物含量 随工艺步骤而降低，表明有机物被有效去除。这就证明 了 Sievers InnovOx 适用于测量有机物。即使当 TOC 浓 度小于 1 ppm 时，分析仪都具有良好的适用性。

技术 

Sievers InnovOx 分析仪采用超临界水氧化（SCWO， Supercritical Water Oxidation）技术，将有机碳分子 氧化成二氧化碳，然后用非色散红外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）检测技术对其进行定量分析。 

在超临界水氧化过程中，样品在水的热力学临界点以 上被加热加压。在此条件（375˚C 和 220 bar）下， 水成为超临界液体，有机物高度可溶，而无机盐不可 溶。这些条件能够提高氧化效率，使分析仪能够有效 测量侵蚀性和复杂基质中的 TOC。 

Sievers InnovOx 除了测量溶解的 TOC 外，还能测量 含有悬浮物质的样品中的 TOC 微粒（<800 µm）。

建议 

在用吸样来监测多个位置时，可以使用 Sievers  InnovOx ES 实验室型分析仪，此款仪器可以配置可选 的空气过滤器。此选项可以使用环境空气作为分析仪 的载气，无需加压的氮气或仪器气体。自动进样器Z 多可以配置 120 个 35 mL 样品管，或者 63 个 40 mL 或 60 mL 样品瓶。此外，在应用中还可以使用可选的 搅拌台和清洗台。我们建议使用上述选项来保持样品 的均匀性，而且便于日常清洁自动进样器的针，以及 防止卤水腐蚀设备。 

当需要连续的实时数据时，可以使用 Sievers InnovOx 在线型分析仪来分析卤水。我们建议配置 PTFE 样品阀来防止卤水腐蚀。此外，应在防护罩内安装吹扫空 气加湿器，以防腐蚀性环境气体和水溅起。

结论 

Sievers InnovOx 分析仪用于有效地、GX地分析复杂 水性基质中的有机碳含量，包括含有高浓度无机盐的 溶液中的有机碳。分析仪结合了 SCWO 氧化法与 NDIR 检测法，可以定量分析饱和盐溶液中的低 ppm  TOC。

背景介绍 

       锅炉系统是一个半封闭的循环系统，它的工作原理 是先将水加热使其转换为水蒸气后驱动发电机发电， 与此同时蒸汽冷凝结成水后继续回到系统循环使用。 因此锅炉水的化学组成直接影响了锅炉效率和燃料的消耗。不合理的水处理容易使锅炉生成结垢并对 锅炉系统产生腐蚀。水中的杂质在高温的锅炉管壁 上很容易生成结垢和沉积物。结垢会隔离锅炉管， 降低锅炉加热效率，在生成同等蒸汽的情况下耗费 更多燃料。例如，一个中度结垢的250HP锅炉相比 一个“洁净”的锅炉，在产能相同时，每年要多消耗 几千美元的燃料。而且腐蚀会降低设备的使用寿命， 并需要更多的维修费用。

图1：锅炉系统示意图

       锅炉系统中的腐蚀会快速损坏管路导致工厂停产。 因此一个正常运作的脱气器和一个准确的化学水处 理方案可以有效解决腐蚀问题，大大延长锅炉寿命。 而有效的锅炉防腐蚀方案也离不开有效的监控方案。

常用的一种技术是监测和控制进水的硬度和铁离子 含量。确保水质Z适宜的化学组成可以大大降低沉 积和结垢的风险。若您对锅炉的化学性质不太了解， 这种情况下您需要选择更好的监控系统。

       锅炉系统通常由几个易被腐蚀的关键部件组成。一旦腐蚀发生在任一部件上，会大大降低锅炉的工作效率。目前判断腐蚀是否发生的Z 好方法是监测锅 炉水中是否存在有机物。通过对锅炉水中总有机碳 （TOC）的检测，可以很好地检测系统的完整性及 腐蚀情况，避免因腐蚀而产生严重的后果。

       大部分工厂都会根据锅炉工作压力，对锅炉进水的 TOC 值设置一个Z 高限值。通常来说，压力越 低，对杂质含量控制的 要求就越低。大部分水 中自然含有的有机物可 以通过离子交换或物理 过滤（例如超滤）等方法去除。但部分氧化物， 需要额外的步骤才能被去除或降解。

       锅炉腐蚀的诸多重要形 成原因中，有一项是因 为二氧化碳（CO2）。二氧化碳能以可溶解气体状 态进入冷凝系统，或者它也能与给水中碱性的碳酸 氢盐及碳酸盐相结合。通常脱气水中往往不含可溶 解的二氧化碳。但下方的化学方程式显示了碳酸氢 盐或碳酸盐是如何自然地分解成二氧化碳的。

反应 1：2NaHCO3+ 热量 => NaOH + CO2 + H2O 

反应 2： Na2CO3 + H2O + 热量 => 2NaOH + CO2

反应 1 为完全反应，而反应 2 的完成度仅为 80%。 

       由二氧化碳而导致的侵蚀表征，通常为金属的缺失， 典型的症状为管路底部的管壁呈现腐蚀凹槽。在冷凝系统中Z易发生这种情况的是管路的螺纹区域或 者受压区域。 

图 2 显示了在较长的一段时间内对锅炉水的一个监 测结果。在这个工厂里，经理对 TOC 值设置了一 个限值：80ppm TOC，在监测的这段时间内 TOC 值一直低于限值。一旦 TOC 超过了规定值，操作 员会快速报告情况并及时改进。

图 2：锅炉水中的 TOC 回收

Sievers InnovOx工作原理

       Sievers 分析仪一直致力于开发 TOC 分析的创新技 术，意在为复杂应用提供Z为稳定的 TOC 分析仪。 Sievers* InnovOx TOC 分析仪将技术创新带到了一个新的领域。采用极为有效的超临界水氧化技术 （SCWO），InnovOx 能对几千个水样连续监测而无需重新校准，也无需仪器维护或者更换零部件。

       Sievers InnovOx 的操作原理基于湿式化学氧化技术，在水样中加酸和氧化剂。无机碳通过吹扫可去 除，然后水样在过硫酸盐和高温作用下被充分氧化。 所产生的二氧化碳由非色散红外分光光度计测量。

       InnovOx 将水样和氧化剂的混合物加热到高温，保 证充分氧化并将液体水样转化为超临界状态。一旦 进入该状态，超临界水氧化（SCWO）现象就发生 了。这个创新技术能达到 99%的氧化效率，从而使 TOC 测试达到极高的精确度和准确度。

       Sievers InnovOx 在每次测定结束时，也会去除有 问题的样品基体。因此，氧化副产物、盐等物质不 会在反应器、管道和阀中残留。

总结 

       优化锅炉的性能对于减少防护性的维护或者维修十分重要，而且能Z大化盈利率。超临界水氧化技术 为目前的 TOC 检测技术提供了创新和更绿色环保的解决方案。Sievers InnovOx 提供可靠、有效的 TOC 监控解决方案，是整套锅炉水系统不可或缺的组件。

简介 

       Sievers InnovOx ES 总有机碳TOC分析仪用于分析复杂水溶液中的浓度范围 为 50 ppb 至 50,000 ppm 的总有机碳（TOC）。通过精 确校准和控制仪器使用条件，仪器可以对低于 5 ppm 的 TOC 进行可靠的定量分析。在快速、精确分析低于 5  ppm TOC 时，建议仪器专用于分析低于 100 ppm TOC 的样品。下面列出了低范围 TOC 定量分析及实例的方法和Z佳操作。这种复杂溶液的低浓度定量分析对于化 学品生产质量控制、海水淡化优化、工业废水法规达标 等应用来说极为重要。

仪器条件 

       仪器的碳基线需满足以下两个要求，才能保证低浓度范围定量分析的高精确度和准确度： 

       • 碳基线的质量响应必须比样品的质量响应至少低 3 倍。理想的碳基线为 0.3-0.5 µg 碳。 

       • 在校准时，基线碳信号的变化量不可超过基线 的±5％。校准基线的变化会使分析结果偏离实 际值，产生正、负偏差。

       表 1 列明了典型的偏差结果和修正。

表 1：常见的低 TOC 定量分析误差

仪器校准的建议： 

       • 仪器操作范围：0-100 ppm 

       • 漂洗使碳基线降至 0.3-0.5 µg 后立即进行校准 

       • 开始校准后应完成校准。在校准过程中不要终止或暂停校准 

       • 校准后用去离子水漂洗仪器，重复操作至少 3 次

校准参数： 

       • 线性校准 

       • 操作模式：NPOC 

       • 碳基线：0.3-0.5 µg  

       • 校准点：试剂水、300 ppb、500 ppb、750 ppb、 1000 ppb 

       • 4 次重复校准，1 次舍弃校准

校准示例：0-1 ppm 

       在 0-1 ppm TOC 范围内进行校准时，首先漂洗仪器使 基线碳响应降至 0.35 µg 碳。应在 NPOC 模式下完成 校准，进行 4 次重复和 1 次舍弃。校准数据如表 2 所 示。重复校准的变量应在可接受的范围内（通过标准 <7％）。R² 值为 0.99，表示仪器在该浓度范围内具有 较强的线性响应。

表 2：0 - 1 ppm 的校准数据

       通过分析两个已知 TOC 的标样来确认校准，分析浓度 应不同于所使用的校准点浓度。漂洗仪器使基线降至 0.35 µg。在 NPOC 模式下分析 KHP 核查标样，分析浓 度为 400 ppb 和 600 ppb。表 3 中的数据表明，经过恰 当的准备、配置、校准，Sievers InnovOx ES 在分析低 于 1 ppm 浓度时的相对精确度和准确度均优于 10％， 其中 σ 为标准偏差，RSD 为相对标准偏差。

表 3：0 - 1 ppm 校准的确认数据

样品分析示例：海水中 1 ppm TOC 定量分析

       用 Sievers InnovOx ES 来定量分析脱盐进水及后续工艺 步骤中的 TOC，方法参数如表 4 所列。先进行 0-1 ppm 范围的校准，仪器在 670 ppb 至 1.05 ppm 范围内分析 TOC，具有足够的灵敏度来分辨出表 5 所列的工艺步骤 中渐降的 TOC。测量的相对精确度优于 6％。

表 4：海水应用中的分析方法参数

表 5：工业海水应用的数据

结论 

       事实证明，Sievers InnovOx ES 能够分析多种水性基体中的大范围浓度的 TOC。当采用本说明所述的校准和Z佳操作方法时，仪器的成熟分析能力就会进一步提高，能够分析 1 ppm 以下的浓度。这就使用户能以高精确度和准确度来定量分析海水等基体中的有机碳。 TOC 分析在海水淡化应用中极为重要，它有助于监测膜是否完好无损，有助于将消毒副产物降至Z低。本仪器具有稳健的分析能力，能够确保水质适用于冷却 水、化学品生产、饮用水等各种应用。