回顾总有机碳TOC和电导率的基础知识

2026-03-27 10:56:05, Sievers分析仪 Sievers分析仪（威立雅）

什么是总有机碳TOC

总有机碳（TOC）是一个参数指标，用于指示样品中有机化合物的碳含量，是制药和环境检测中水质与纯度的关键指标。TOC的测量至关重要，因为即使是微量的有机污染也会危及产品质量和消费者安全。TOC的来源包括天然来源（即植物和动物）与合成材料（即清洁剂、塑料和杀虫剂）。其特点是碳氢键可以被氧化成CO₂。

确定样品中有机碳含量的常用方法是从总碳（TC）中减去无机碳（IC）：

总碳 - 无机碳 = 总有机碳

或

TC - IC = TOC

其中：

TC（总碳）：样品中存在的所有碳，包括有机和无机两种形式。
IC（无机碳）：存在于无机化合物（CO₂、HCO₃^-和CO₃^2-）中的碳
TOC（总有机碳）：去除无机碳后剩余的有机碳量。

美国药典USP <643>建立了制药级水的TOC检测标准和程序，规定了技术要求、系统适用性分析、方法验证参数和验收标准，以确保水质和纯度。

什么是电导率

电导率衡量物质传导电流的能力，这种能力表明了无机化学物质和盐的存在。在制药用水检测中，电导率是检测是否存在离子物质和确保水纯度的关键质量属性。

根据美国药典USP <645>，电导率水平在25 °C时必须低于1.3 μS/cm。电导率检测可检测出会对设备及人体健康造成危害的内在离子（来自溶解的CO₂）与外在离子（如氯化物和氨）。该检测对于监测盐和无机污染至关重要。

哪些领域需要检测TOC和电导率

按行业划分的TOC和电导率检测应用：

制药：

清洁验证、注射用水（WFI）、无菌水和清洁蒸汽

微电子：

超纯水监测和过程控制

市政：

饮用水质量、废水处理和雨水管理

食品饮料：

清洁过程、废水监测、水的放行和产品一致性

石油与天然气：

水污染评估和过程监测

如何对TOC与电导率进行测量和检测

TOC检测涉及两个关键步骤：氧化和检测。在氧化过程中，样品中的有机化合物通过高温催化燃烧或紫外线/过硫酸盐氧化（湿化学氧化）等既定方法转化为二氧化碳（CO₂）。根据应用需求、样品基质和检测要求的不同，需要选择不同的氧化技术。

在检测阶段，分析精度变得至关重要，因为CO₂测量精度直接决定了TOC结果的可靠性。三种主要的检测方法包括：

非色散红外（NDIR） - 通过红外光吸收测量CO₂，但会受到水蒸气干扰，进而影响准确性
直接电导率 - 测量氧化前后的样品电导率，但容易受到各种干扰
膜电导率检测 - 提供稳定可靠的CO₂测量，同时有效减少干扰，提供最可靠的结果

在准确度和精密度不容妥协的情况下，膜电导技术可实现可靠的水质评估和过程控制。

常见的电导率检测方法包括双电极（接触式）电导率池、四电极池、环形（电感式）电导率传感器和在线连续监测系统，通常使用在电极上施加交流电压的电导率计进行测量。

在制药用水检测中，电导率测量受美国药典USP <645>约束，该标准描述了电导率检测的三个阶段，以确保水质满足严格的纯度要求。根据USP <645>中的分阶段要求，需要通过温度补偿或非温度补偿电导率捕获这些测量值，以提供完整的水质评估。

TOC和电导率检测提供了对水质的补充测量；TOC可检测有机污染物，电导率可检测离子和无机杂质，二者确保了对制药和工业应用进行全面的水纯度评估。

Sievers^®分析仪检测TOC和电导率

为了满足多样化的客户需求， Sievers提供了多款分析仪，这些分析仪具有不同的分析范围，适用于特定应用，可为多个行业提供全面的解决方案。Sievers分析仪产品线包括先进的TOC和电导率检测解决方案。

对于TOC和电导率检测，Sievers M500、M9和M5310 C TOC分析仪采用膜电导技术来测量TOC和电导率。Sievers技术使用专有的透气膜将样品中的CO₂过滤到超纯去离子水中。此过程实现在不受其他组分干扰的情况下进行分析。CO₂转移会产生与IC和TC水平相关的可测量电导率变化，用户可以通过这种变化计算出TOC水平。

Sievers^® InnovOx TOC分析仪采用创新的超临界水氧化（SCWO）技术，该技术结合了热、压力和化学氧化剂，可处理复杂的样品，包括油脂和其他具有挑战性的物质。