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本標準參照采用標準ISO 8245—1987《水質(zhì)——總有機碳(TOC)的測定——導則》。
1 主題內容和適用范圍
1.1 本標準規定了測定地面水中總有機碳的非色散紅外線(xiàn)吸收法。
1.2 測定范圍
本標準適用于地面水中總有機碳的測定,測定濃度范圍為0.5~60mg/L,檢測下限為0.5mg/L。
1.3 干擾
地面水中常見(jiàn)共存離子超過(guò)下列含量(mg/L)時(shí),對測定有干擾,應作適當的前處理,以消除對測定的干擾影響:SO42-400;Cl-400:NO3-100;PO43-100;S2-100。水樣含大顆粒懸浮物時(shí),由于受水樣注射器針孔的限制,測定結果往往不包括全部顆粒態(tài)有機碳。
2 原理
2.1 差減法測定總有機碳
將試樣連同凈化空氣(干燥并除去二氧化碳)分別導入高溫燃燒管(900℃)和低溫反應管(160℃)中,經(jīng)高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧比,使有機化合物和無(wú)機碳酸鹽均轉化成為二氧化碳,經(jīng)低溫反應管的水樣受酸化而使無(wú)機碳酸鹽分解成二氧化碳。其所生成的二氧化碳依次引入非色散紅外線(xiàn)檢測器。由于一定波長(cháng)的紅外線(xiàn)被二氧化碳選擇吸收,在一定濃度范圍內二氧化碳對紅外線(xiàn)吸收的強度與二氧化碳的濃度成正比,故可對水樣總碳(TC)無(wú)機碳(IC)進(jìn)行定量測定。
總碳與無(wú)機碳的差值,即為總有機碳。
2.2 直接法測定總有機碳
將水樣酸比后曝氣,將無(wú)機碳酸鹽分解生成二氧化碳驅除、再注入高溫燃燒管中,可直接測定總有機碳。
3 試劑
除另有說(shuō)明外,均為分析純試劑,所用水均為無(wú)二氧化碳蒸餾水。
3.1 無(wú)二氧化碳蒸餾水:將重蒸餾水在燒杯中煮沸蒸發(fā)(蒸發(fā)量10%)稍冷,裝入插有堿石灰管的下口瓶中備用。
3.2 鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4):純。
3.3 無(wú)水碳酸鈉(Na2CO3):純。
3.4 碳酸氫鈉(NaHCO3)純,存放于干燥器中。
3.5 有機碳標準貯備溶液:C=400mg/L。
稱(chēng)取鄰苯二甲酸氫鉀(3.2)(預先在110~120℃干燥2h,置于干燥器中冷卻至室溫)0.8500g,溶解于水(3.1)中,移入1000mL容量瓶?jì)?,用水?.1)稀釋至標線(xiàn),混勻,在低溫(4℃)冷藏條件下可保存48d。
3.6 有機碳標準溶液:c=80mg/L。 準確吸取10.00mL有機碳標準溶液(3.5),置于50mL容量瓶?jì)?,用水?.1)稀釋至標線(xiàn)混勻。此溶液用時(shí)現配。
3.7 無(wú)機碳標準貯備溶液:c=400mg/L。 稱(chēng)取碳酸氫鈉(3.4)(預先在干燥器中干燥)1.400g和無(wú)水碳酸鈉(3.3)(預先在105℃干燥2h,置于干燥器中,冷卻至室溫)1.770g,溶解于水(3.1)中,轉入1000mL容量瓶?jì)?,用水?.1)稀釋至標線(xiàn),混勻。
3.8 無(wú)機碳標準溶液:c=80mg/L。
準確吸取10.00mL無(wú)機碳標準貯備溶液(3.7),置于50mL容量瓶中,用水(3.1)稀釋至標線(xiàn),混勻。此溶液用時(shí)現配。
4 儀器
一般實(shí)驗室儀器及:
4.1 非色散紅外吸收TOC分析儀。工作條件:
4.1.1 環(huán)境溫度:5~35℃。
4.1.2 工作電壓:儀器額定電壓,交流電。
4.1.3 總碳燃燒管溫度選定:900℃;無(wú)機碳反應管溫度控制:160±5℃。
4.1.4 載氣流量;180mL/min。
4.2 單筆記錄儀:與儀器匹配。工作條件:
4.2.1 工作電壓:儀器額定電壓,直流電。
4.2.2 記錄紙速:2.5mm/min。
4.3 微量注射器:50.00?L。
4.4 具塞比色管:10mL。
5 采樣及樣品
水樣采集后,必須貯存于棕色玻璃瓶中。
常溫下水樣可保存24h,如不能及時(shí)分析,水樣可加硫酸將其pH調至≤2,于4℃冷藏,可保存7d。
6 操作步驟
6.1 儀器的調試
按說(shuō)明書(shū)調試TOC分析儀(4.1)及記錄儀(4.2);選擇好靈敏度、測量范圍檔、總碳燃燒管溫度及載氣流量,儀器通電預熱2h,至紅外線(xiàn)分析儀的輸出,記錄儀上的基線(xiàn)趨于穩定。
6.2 干擾的排除
水樣中常見(jiàn)共存離子含量超過(guò)干擾允許值(1.3)時(shí),會(huì )影響紅外線(xiàn)的吸收。這種情況下,必須用無(wú)二氧化碳蒸餾水(3.1)稀釋水樣,至諸共存離子含量低于其干擾允許濃度(1.3)后,再行分析。
6.3 進(jìn)樣
6.3.1 差減測定法
經(jīng)酸比的水樣,在測定前應以氫氧化鈉溶液中和至中性,用50.00?L微量注射器(4.3)分別準確吸取混勻的水樣20.9?g,依次注入總碳燃燒管和無(wú)機碳反應管,測定記錄儀上出現的相應的吸收峰峰高。6.3.2 直接測定法 將已酸化的約25mL水樣移入50mL燒杯中,在磁力攪拌器上劇烈攪拌幾分鐘或向燒杯中通入無(wú)二氧化碳的氮氣,以除去無(wú)機碳。吸取20?L經(jīng)除去無(wú)機碳的水樣注入總碳燃燒管,測量記錄儀上出現的吸收峰峰高。
6.4空白試驗
按6.3條所述步驟進(jìn)行空白試驗,用20.0?L水(3.1)代替試樣。
6.5 校準
校準曲線(xiàn)的繪制:
在一組七個(gè)10mL具塞比色管中,分別加入0.00,0.50,1.50.3.00,4.50,6.00及7.50mL有機碳標準溶液(3.6)、無(wú)機碳標準溶液(3.8),用蒸餾水(3.1)稀釋至標線(xiàn),混勻。配制成0.0,4.0,12.0,24.0,36.0,48.0及60.0mg/L的有機碳和無(wú)機碳標準系列溶液。然后按6.3敘述的步驟操作。從測得的標準系列溶液吸收峰峰高,減去空白試驗吸收峰峰高,得校正吸收峰峰高,由標準系列溶液濃度與對應的校正吸收峰峰高繪制有機碳和無(wú)機碳校準曲線(xiàn)。亦可按線(xiàn)性回歸方程的方法,計算出校準曲線(xiàn)的直線(xiàn)回歸方程。
7 分析結果表述
7,1 計算方法
7.1.1 差減測定法
根據所測試樣吸收峰峰高,減去空白試驗吸收峰峰高的校正值,從校準曲線(xiàn)上查得或由校準曲線(xiàn)回歸方程算得總碳(TC,mg/L)和無(wú)機碳(IC,mg/L)值,總碳與無(wú)機碳之差值,即為樣品總有機碳(TOC,mg/L)的濃度:
TOC(mg/L)=TC(mg/L)-IC(mg/L)
7.1.2 直接測定法
根據所測試樣吸收峰峰高,減去空白試驗吸收峰峰高的校正值,從校準曲線(xiàn)上查得或由校準曲線(xiàn)回歸方程算得總碳(TC,mg/L)值,即為樣品總有機碳(TOC,mg/L)的濃度:
TOC(mg/L)=TC(mg/L)
進(jìn)樣體積為20.0?L,其結果以一位小數表示。
7.2 精密度和準確度
7.2.1 取平行雙樣測定結果(相對偏差小于10%)的算術(shù)平均值為測定結果。
7.2.2 四個(gè)實(shí)驗室測定含TOC10.8mg/L的統一分發(fā)標準溶液按6.3條步驟測定結果如下:
7.2.2.1 重復性:實(shí)驗室內相對標準偏差為2.1%。
7.2.2.2 再現性;實(shí)驗室間相對標準偏差為2.9%。
7.2.2.3 準確度:相對誤差為1.9%。
7.2.3 四個(gè)實(shí)驗室測定含TOC 39.8mg/L的統一分發(fā)標準溶液按6.3條步驟測定結果如下:
7.2.3.1 重復性:實(shí)驗室內相對標準偏差為0.8%。
7.2.3.2 再現性:實(shí)驗空間相對標準偏差為0.8%。
7.2.3.3 準確度:相對誤差為4.3%。