在线 TOC 分析仪和传感器的比较

       为了尽可能地降低使工艺和法规风险，选择Z适合其用途的总有机碳（TOC） 测量装置至关重要。美国 FDA 在 法 规 21CFR 211.194 中为制药行业指出，“所有使用的测试方法的适用性应在实际的使用条件下进行验证。” 在要求TOC分析仪的应用中，如果使用TOC传感器（图1），会导致更大的产品和法规风险 ， 更 多超出规范 （Out-of-specification，OOS）结果的产品成本，以及相应的产品召回。

图 1. TOC 传感器与 TOC 分析仪示例

表1. TOC分析仪和传感器的一般特征

       相反地，当使用传感器更合适时使用了TOC分析仪可导致多余的资金消耗和维护费用。当确定TOC分析仪或传感器的选择时，表1对于分析装置的一般特性及其常见用途很有帮助。

评估用途和准确度 

       所有TOC传感器的准确度都低于TOC分析仪。如果TOC装 置准备用于法规报告、管理重要的工艺控制变量、实时控 制参数放行或其他影响质量的产品属性，准确度非常重 要，使用TOC分析仪较合适。另一方面，如果准备用于一 般的TOC监控而不是用于关键的质量决定，则其他特性可 能比准确度更重要，使用TOC传感器较合适。 

       传感器一般用于监控工艺，而分析仪更适合管理工艺。传感器提供的数据仅供参考，分析仪提供的数据用于进行关 键的质量决定。TOC分析仪和传感器都具有重要的作用， 但在当前的超纯水（UPW）应用中其用途和作用不同（表 2）。

TOC技术

       水中的 TOC 测量涉及测量初始CO2（无机碳，IC），将 所有有机物完全氧化为 CO2，然后测量其氧化后的 CO2总 浓度（总碳，TC）。TC – IC = TOC。 

       某些TOC传感器只是部分地将 有机物氧化为CO2，这也解释了 其对UV光难于氧化的化合物， 诸如甲醇和尿素，回收率低。其 他TOC分析仪和传感器将有机 物完全氧化为CO2。TOC传感器 都通过电导率池直接测量CO2（直接电导率，DC方法），会 产生假正及假负的TOC结果。与 之对比，TOC分析仪将CO2通过 选 择 性 膜 扩 散 到 去 离 子 （Deionized，DI）水中，然后使 用膜电导 （Membrane-Eonductometric， MC）法在电导池测量电离的CO2。

图2显示水中不同有机物的回收率表现，显示出传感器和分析仪的功能不同。

在线TOC传感器和分析仪 

       TOC传感器比分析仪更小、便携、快速而且成本更低。Sievers 的CheckPoint TOC传感器对这些特点提供新一代的增强，而且是提供电池操作的第 一台也是唯 一的TOC测量装置。 图2显示分析仪和传感器之间的TOC性能差别。该图总结了不同 类别的有机物在三个TOC分析传感器 — Anatel 643、Thornton  5000、CheckPoint以及两台TOC分析仪 — Sievers* 500和900 上的响应的研究结果。

表2. 预期用途 — TOC分析仪和传感器

       所有传感器对含氯、硫和氮的有机物显示虚假的高回收 率，而对有机酸显示虚假的低回收率。Thornton 5000只 部分氧化有机物并报告较低的甲醇回收率结果。此外，该传感器对于难于氧化的尿素显示不同的回收率，该化合物 在半导体加工过程中非常重要。这些传感器还对痕量的非有机离子敏感，因此对标准品和系统适用性测试造成困难。

       使用膜电导测量方法的Sievers 900和500系列分析仪对所有测试化合物报告接近100％的回收率。 

结论 

• TOC分析仪和传感器都具有重要的作用，但在当前的 UPW应用中其作用不同（表2）。 

• 选择TOC装置时应着重考虑准确度和用途。 

• 使用MC方法的TOC分析仪比传感器更准确，应当应用于涉及法规报告、测量产品质量、实时放行、管理工 艺控制限值和进行系统验证的关键质量决策。 

• 使用DC方法的TOC传感器，无论制造厂商，与生俱来的对于许多类别的有机化合物测定不准确，不应依靠它们进行法规报告或对质量很关键的工艺。其合适用途是一般趋势、故障排查和一般诊断。