1、,德国耶拿分析仪器股份公司,讲课内容：一、TOC基本理论知识二、TOC 分析仪的结构及工作原理三、multiWin 操作软件介绍四、TOC 分析仪的日常维护五、TOC分析仪的故障分析六、解答用户提出的问题,一、TOC基本理论知识,名词术语,TCTotal Carbon (总碳) TICTotal Inorganic Carbon (总无机碳) TOCTotal Organic Carbon (总有机碳) DOCDissolved Organic Carbon(溶解有机碳）NPOC/POCNon-purgeable/Purgeable Organic Carbon (非挥发性/挥发性有机碳）,相
2、互关系：,TC= TOC +TIC TIC=TC-TOC TOC=NPOC+POC NPOC=TOC-POC,两种测量方法：一、差减法（TOC=TC-TIC）二、直接法 （即NPOC ，酸化后测量模式同TC）,两种方法比较：,相关指标,BODn 生物需氧量反映水中有机污 染物的生物降解能力(n天后) COD 化学需氧量废水中主要有机污染物 的指标TOC 总有机碳指示水及固体样品中几乎所有的有机污染物,TOC standards, DIN EN 1485 ISO 8245 EPA 415 ASTM D2579-85 DIN 38409 DIN V ENV 12260,哪些TOC分析技术?,湿式氧
3、化法 UV-过硫酸盐氧化 二氧化钛-UV催化氧化 燃烧氧化法 铂催化剂 氧化铈催化剂 CuO催化剂 其他催化剂,TOC分析原理燃烧法,TOC分析原理湿化学法,两种方法比较,燃烧法： 高温达到1000 C 对热稳定的有机物氧化完全 适合于颗粒物 适合于高盐样品 适合于固体 TOC与TNb 同时出来,湿化学法： 适合于低浓度样品 不适合于颗粒或固体样品 不能测量TNb,三种进样方式：一、手动注射二、流动注射三、全自动进样,二、TOC 分析仪的结构及工作原理,multi N/C 总有机碳/总氮分析仪,TOC/TN 全自动分析仪用于快速准确测量水质样品中的 TC, TOC, TIC, NPOC 以及总
4、氮(TNb)，全面遵循国家标准和国际标准。,multi N/C 显著的特点包括：,高温催化氧化最高温度达1000 oC，绝对保证定量化的消解即便是最稳定的碳氮化合物。,结合专利的VITA 技术的NDIR检测方法。,VITA : Retention time coupled integration in TOC analysis,*) 滞留时间积分法,前面视图：,左侧视图：,右侧视图：,TOC 分析仪简单流程图1：,TOC 分析仪简单流程图2：,注意：如果在软件里没有选择“SOLID”固体方法，Multi N/C 3000主机和HT1500之间的连接软管不应连接到Multi N/C 3000主机
5、上。否则，电磁阀和分析系统的错误无法排除。因为电磁阀的错误位置将导致燃烧炉被吸样泵抽成真空。,3）设定燃烧炉温度： l 燃烧炉温度是通过温度显示区下面的控制面板来调节。 l 按 “ENTER” 键，在温度区，光标在Tdef 行闪动。 l 按左箭头键，降低标称温度。 l 按右箭头键，增加标称温度。 l 如果光标不再Tdef 显示区闪动，温度已设置好，则按“ENTER”确认输入值。 注意：对于新设定的温度一定在结束时要按“ENTER”键确认。否则，燃烧炉加热系统将自动切断。,multi N/C 3100 DI injection head,不用进样垫的气动注射头,multi N/C 3100 燃烧
6、管接头和分配阀：,燃烧管填充物：,一片高温垫片 6 g 石英碎片 200 300 mg 石英棉 40 g CeO2/20 g 铂催化剂 400 mg石英棉,TOC与TN 检测原理：一、TOCNDIR（非色散红外检测器） 电导检测器二 、TN NDIR（非色散红外检测器） CHD （电化学检测器） CLD （化学发光检测器）,R-N + O2 CO2 + H2O + NO NO + 2 H2O HNO3 + 3 H+ +3 e-,固态电化学检测器 (CHD)原理：,化学发光检测器原理 (CLD)：,Baseline noise of NDIR, CLD and electrochemical d
7、etector CHD,VITA 的工作原理,VITA : electronic realtime determination of the measuring gas flow computer controlled normation of the NDIR signal,高度准确的信号处理方法,VITA 信号处理技术* - 高度准确的信号优化处理方法,*) 滞留时间积分法,当测定较低浓度的二氧化碳时，需要很长的测量池，而且，需要达到恒定的流速。,在较大体积进样时，要达到恒定的流速极为困难，因为样品的快速蒸发和可能的凝固效应。,VITA 技术是最佳的解决方案,VITA 信号处理技术是平行测
8、定红外吸收信号及测量气的流速，当流速发生波动时，首先进行信号补偿，然后进行信号积分处理。,由于蒸发和凝固引起的流速不稳定，会导致实验结果的不准确。,流量波动对TOC 结果的影响：,流量的变化会导致NDIR的信号的波动,无法检测气路的泄露，导致错误的结果,大体积进样会引起流量的很大变化,流速的波动对测量信号的影响,VITA: high reproducability and sensitivity of analytical results,如果没有 VITA ,VITA 技术典型之优势,分析结果的高重现性和高灵敏度,VITA 技术典型之优势,校正结果的长期稳定性,一般情况: 校正结果的稳定性取
9、决于气体流速的稳定性,如果存在下列事实，会发生气体流速稳定性的变化：燃烧管中填充物的下沉；燃烧管中盐分的结晶；重新填充燃烧管,任何状况下VITA技术可以补偿气体流速的变化 !,需要重新校正的频率: 无 VITA 每2 3 天有VITA 2 周 6 个月,VITA 技术典型之优势,电子化流量控制,VITA 技术可以防止由于气体的泄露而导致错误的分析结果,VITA 技术典型之优势,不同体积的校正,避免低浓度标样制备时，可能的样品污染问题,VITA 技术应用于TOC分析的独特优势,可在相对较短的时间内燃烧毫升量的样品，最有效地提高方法的灵敏度和样品的分析速度。,分析结果极好的重现性及准确性，不受基体
10、效应的影响。积分结果不受气流波动的影响。峰的积分在样品注射时，就已开始，无峰面积的损失。,坚固的设计思想: 因为没有复杂的气路系统，设备的处理和控制异常简便和可靠。,三、multiWin 操作软件介绍,简便使用的软件-multiWin,Accurate TOC calibration for accurate results,TOC calibration:,Automatic choice of the channelAutomatic substraction of the water blankLinear or quadratic regression possible,Calibra
11、tion: one concentration, different volumes of injection,compare c (actual) and c (nominal),Calibration: reasonable edit of the calibration,calibration edit,pure water rinsing + sample rinsingseperation of rinsing water and samplefree choice of rinsing no.,a) 3 x rinsing b) 8 x rinsing,Reduction of c
12、arryover with innovative rinsing proceedure,Small TOC concentrations,Free choice of injection volume up to 1000 l Fast sample injection for best signal to noise ratioPhosphoric acid is purged automatically to reduce TIC blankDillution water blank is considered automatically,Suitable for particle con
13、taining samples,Typical TOC result standard cellulose test with particles of 100 m and 100 mg/l TOC: Recovery 100 2 %Inner diameter of tubes and valves 1 mm !,四、TOC 分析仪的日常维护,日常维护：,一、气体颗粒捕集器的更换,（2）更换时，松开上下的插拔 接头，重新换一个气体颗粒捕集器。注意：有“INLET”标记的一面朝下。,（1）气体颗粒捕集器位于Peltier 冷却单元的上方。,二、水气捕集器的更换,（2）更换时，松开上下的插拔接头
14、，重新换一个水气捕集器。注意：有红色标记的一面朝上。,（1）水气捕集器位于气体颗粒捕集器的上方 。,三、铜丝的更换,如果大于铜丝的变黑，建议更换铜丝，否则会对NDIR 检测器造成腐蚀。,四、银丝的更换,如果银丝的颜色变为暗灰色，则银丝已耗尽，需要更换。（银丝颜色从光亮的银白色到金黄色再变为暗灰色）。,五、注射器的更换,l 松开活塞上的螺丝，仔细地从二通阀上旋出注射器。 l 安装新注射器之前，装上约四分之一的超纯水。 按相反的顺序安装注射器。注意：当拆卸和安装注射器时，不要倾斜。,六、蠕动泵的软管的更换,注意：请记住蠕动泵的软管里装满了10%的磷酸。 l 在更换蠕动泵的软管之前，松开不锈钢套管的
15、手紧接头和外连接软管。 l 轻轻地顺时针拧动蠕动泵上的黑色锁扣，使其松开。 l 先取下软管插头，接着从蠕动泵上取下软管并换上新管。 更换之后，重新安装软管插头和连接其他管路。,七、HT1500 高温模块,（1）、灰尘捕集器,操作约1000小时后 ，用户应该检查用于吸咐燃烧炉出口颗粒的灰尘捕集器。 l A、 拆开外盖，如有必要，用灰尘刷清除灰尘。B、往下拧紧盖子以确保气密性,（2）、干燥剂,l A、 松开玻璃管的螺丝帽。 l B、 取出石英棉和干燥剂。 l C、重新填充玻璃管（石英棉50-60g的干燥剂石英棉）。D、拧紧玻璃管，放回原处。注意：连接的软管不能弯折。,如果发现干燥剂有结晶，超过一半
16、以上，就需更换。,（3）、陶瓷燃烧管的更换,l A、松开螺丝后，拉出燃烧管。 l B、松开气锁接头的三个螺丝，取出石英棉。 l C、往新的燃烧管上装上新石英棉。D、固定气锁接头的三个螺丝，按相反方向安装它。,五、TOC分析仪的故障分析,故障1：NDIR 出现模拟值错误，有黄色/红色提示。 措施：调整NDIR 的四个电位器：P1，P2，P3，P4,（具体方法培训手册最后一页）,故障2：MFC1 与MFM1 的流量差超 过允许的10%,措施： 原因是气路中有泄露发生，紧固各个连接点，尤其是燃烧管的金属接头。,故障3：MFC1 的流量小于200ml/min,出现错误提示,措施：检测气路中是否有堵的地
17、方，排除即可，如TC 过滤器，WATER 过滤器。,故障4：当运行一段时间后，出现error 10措施：1、重新填充燃烧管内的催化剂 ，石英棉等2、拧松压力传感器的接头,故障5：10 PPM 的TN 进样没有信号值，接近一条基线措施：打开有侧门，用万用表测量电池电压是否9V，不足的话，更换新的电池,故障6：测量完标准系列后没有梯度，无法形成曲线措施：1、检查金属吸样管与白色吸样管的接头是否松动2、与计量泵连接的绿色软管（插到超纯水瓶中）是否短裂,故障7：主机上的信号灯不亮（5V，24V，Lock In or Heating）。措施：电源或电子系统有错误，检查电路连接，如 有必要，给厂家维修工程
18、师打电话。,故障8：注射器里有大气泡 措施：,注射器里有小气泡是正常的，一般来说不会影响分析结果。拧紧吸样针和注射器之间的所有管路的接头。也可以检查吸样针是否堵塞。如果注射器的活塞明显有间隙，注射器不再密封良好，这种情况下，必须更换注射器。如果注射器在干燥条件下（即里面无水）操作，活塞容易产生间隙。或者如果更换时活塞被倾斜地插入注射器，也容易产生间隙。所以，禁止无水操作。,故障9：水堆积在冷凝盘管内,措施：气体流量太低或气阻太高 。正常 操作中，冷凝盘管中的水被载气带到TIC冷凝罐里。在连续的操作中，如果气体流量太低或气阻太高 ，可能会发生水堆积在冷凝盘管内。如果在半年到一年内没有更换过水气捕
19、集器/气体颗粒捕集器，这种情况下则需更换。水气捕集器/气体颗粒捕集器的寿命强烈地取决于样品的基体。,故障10：水或磷酸从蠕动泵泄漏出来 措施：蠕动泵的软管有一定的寿命，必须定期更换。注意：如果其中一个蠕动泵泄漏，则另一个泵上的软管也一起更换。,故障11：极低的TC结果（而TIC is OK）措施：催化剂失效 ，更换催化剂，重新校正系统,故障12：测量值波动极大 原因：催化剂失效，严重不透明的燃烧管，注射器中有气泡，不均匀的样品基体，切换阀被样品颗粒堵塞，样品不能被进样泵吸入。 措施：更换催化剂，检查燃烧管状态。细小的样品峰或双峰表明催化剂失效。燃烧管破裂也会导致强烈波动的测量结果。也可以比较一
20、下TIC和TC的重复性。如果样品含有颗粒，有必要分析之前均化样品。,故障13：切换阀或样品吸样管被样品颗粒堵塞 。 措施：激活反冲功能（BACKWASHING）：设备（APPARATUS）单独控制（INDIVIDUAL CONTROL）反冲功能BACKWASHING/REVERSE）,故障14：injection interval error 措施：注射进样次数超过1500次。Configuration -Option-Analyzer component - set again,标样配置：1、1000mg/L TOC称取2.4170g邻苯二甲酸氢钾倒入1000mL容量瓶，用超纯水定容到刻度。
21、 2、 1000mg/L TN称取3.6109gKNO3和2.3593g（NH4）2SO4倒入1000mL容量瓶，用超纯水定容到刻度。 3、 1000mg/L TIC称取3.5000gNaHCO3和4.4167gNa2CO3倒入1000mL容量瓶，用超纯水定容到刻度。,常用耗品及配件：,1 石英燃烧管 (402-885.010 combustion tube for multi N/C2000/ 3000) 2 催化剂 (402-881.030 catalyst for multi N/C2000/3000) 3 石英碎片(420-881.006 Fused-silica cullet) 4
22、高温石英垫片 (402-885.017 high-temperature mat set of 3 pieces) 5 灰尘过滤器 (402-881.229 TC prefilter for aerosol trap) 6 水份过滤器(402-881.228 Disposable retaining filter for water trap) 7 银丝(402-884.015 packet of silver wool for one filling ) 8 蠕动泵软管(402-884.005 Pump hose for peristaltic pump) 9 磷酸泵软管(402-885.0
23、11 pump hose for H3PO4) 10. 铜丝（402-810.050 Halogen absorber filling for multi N/C 2000/3000 ）,常用耗品及配件：二、HT1500/1300 1、干燥剂（402-886.116 Drying agent for HT furnace） 2、瓷舟（402-886.117 Ceramic boat (yellow), 500 pieces） 3、陶瓷燃烧管（402-886.002 Ceramic tube for HT furnace） 4、铜丝（402-886.312 Halogen absorber filling for U-tube OD 30 mm (conditioned)） 5、灰尘过滤器（402-881.213 Headline-Disposable-In-Line-Filter, for chemilum. eetector）,
