TOC離線檢測儀是一種用于精確測定水樣中總有機碳(Total Organic Carbon,TOC)含量的實驗室分析設備,廣泛應用于制藥、半導體、電力、環保及食品飲料等行業,尤其在對高純水、注射用水和超純水進行質量控制時具有不可替代的作用。
其工作原理基于將水樣中的有機物完q氧化為二氧化碳(CO?),再通過高靈敏度檢測器(如非分散紅外NDIR或電導率法)定量分析生成的CO?量,從而計算出TOC值。常見的氧化技術包括高溫催化燃燒法(可達900℃以上,適用于復雜基質)和紫外-過硫酸鹽氧化法(適用于潔凈水樣)。儀器通常采用“差減法”(TOC=TC–IC,即總碳減去無機碳)或“直接法”進行測量,確保結果準確可靠。
一、進樣與樣品預處理單元(離線手動/自動進樣)
手動樣品杯工位/自動進樣器(選配)
離線機型標配手動取樣槽,批量檢測可選16/48位自動進樣盤,放置待測水樣、標液、空白純水;玻璃樣品杯無有機溶出污染,適配藥典純水檢測。
進樣過濾組件
前端內置0.22μm/0.45μm精密濾頭,攔截水中微粒、膠體、懸浮物,防止堵塞石英反應管與管路;可快速拆卸更換濾膜。
定量取樣注射器/定量環
高精度微量注射器精準抽取固定體積水樣,保證每次進樣量一致,消除取樣誤差;離線低量程機型多采用100~1000μL定量環定量。
酸洗/脫無機碳預處理管路(TIC去除支路)
含酸試劑瓶、微量加藥閥,向水樣添加稀磷酸,將水中碳酸氫根、碳酸鹽轉化為CO?,氮氣鼓泡吹掃脫除無機碳,實現直接TOC檢測模式。
二、流體輸送與多路閥切換單元
多路八通/十通切換閥
核心流體分配部件,切換樣品、空白純水、標準校準液、酸洗試劑、TC總碳通道、TIC無機碳通道、清洗液七路流路,實現差減法TOC=TC-TIC自動切換檢測。
精密輸送泵
紫外氧化型:低脈動蠕動泵,PTFE泵管耐酸堿、無有機物析出;
高溫燃燒型:高壓微量注射泵,推送水樣進入高溫燃燒爐。
管路與緩沖延時盤管
全PTFE/石英惰性管路,避免有機物溶入污染樣品;延時螺旋盤管延長反應停留時間,保證氧化充分、CO?充分溶解穩定信號。
氮氣載氣穩壓模塊(燃燒機型b備)
減壓閥、穩流閥、氣體干燥管,提供高純氮氣載氣,輸送燃燒生成的CO?至紅外檢測器;紫外法部分機型無需載氣。
三、氧化反應核心單元(儀器核心,分兩種結構)
類型1:紫外催化氧化模塊(制藥純水離線TOC主流)
雙波長紫外光源
185nm+254nm一體化紫外燈,185nm分解水生成羥基自由基,強力氧化有機物;254nm輔助催化,燈管壽命長、低臭氧。
TiO?催化石英反應管
螺旋式透光石英腔體,內壁涂覆二氧化鈦光觸媒,增大水樣與紫外光接觸面積,難降解有機物完q氧化為CO?。
恒溫加熱護套
反應管外部恒溫套,穩定反應溫度,消除溫度對氧化效率與電導率的干擾。
類型2:高溫催化燃燒爐模塊(污水、高COD離線TOC)
陶瓷高溫燃燒管
內部填充鉑催化劑顆粒,恒溫680~900℃高溫,水樣中全部有機、無機碳轉化為CO?。
管式加熱絲與溫控熱電偶
PID控溫,實時監測爐體溫度,溫度波動<±2℃;超溫自動斷電保護。
冷凝脫水組件
燃燒后高溫混合氣經水冷冷凝器脫除水蒸氣,防止水汽干擾紅外檢測。
四、碳信號檢測傳感單元
1)紫外氧化機型:雙通道電導率檢測器
TC總碳電導電極、TIC無機碳電導電極
兩路獨立高精度電導傳感器,內置NTC熱敏電阻實時溫度補償;分別檢測原水樣無機碳電導率、全部碳氧化后總電導率,差值換算TOC濃度。
信號放大與模數轉換電路板
微弱電導信號放大、濾波、AD轉換,消除環境電磁干擾,ppb級低濃度穩定讀數。
2)高溫燃燒機型:非分散紅外NDIR檢測器
紅外光源、窄帶濾光片
僅透過CO?特征吸收波長紅外光;
氣體檢測池與光電探測器
CO?吸收紅外光,光強衰減轉化為電信號,根據吸光度定量碳含量;
基線自動校正模塊,每次測量前空白吹掃歸零。
五、清洗、廢液與輔助耗材單元
超純水清洗儲液瓶
儀器內置純水清洗回路,每次檢測自動沖洗閥路、反應管、電極,消除樣品交叉污染。
廢液收集容器
底部密閉廢液桶,承接檢測后廢水,防止揮發有機物污染實驗室;帶液位滿溢報警。
耗材倉
放置磷酸試劑瓶、標準TOC校準溶液、替換濾膜、蠕動泵管、備用紫外燈管、催化填料。
散熱與除濕風機
機箱強制對流散熱,降低紫外燈、電路溫升;潮濕環境防止管路內壁結露。
六、電控與人機交互控制系統
嵌入式主控主板
整機運算核心,控制泵、閥、紫外燈、加熱爐、檢測器;自動計算TOC、存儲數據、執行校準、自診斷故障。
7寸彩色觸控顯示屏
操作界面:樣品編號、檢測曲線、TC/TIC/TOC數值、標準曲線、運行狀態、故障代碼;支持一鍵校準、一鍵清洗、序列批量檢測。
數據存儲與輸出模塊
本地大容量存儲、USB數據導出、RS485通訊;合規機型帶審計追蹤、電子簽名,滿足GMP、21CFR Part11藥典規范。
報警與安全保護電路
超溫、流量異常、電導基線漂移、試劑不足、廢液滿溢、紫外燈故障聲光報警;過熱、漏電自動斷電保護。
電源穩壓單元
隔離穩壓開關電源,屏蔽電網電壓波動干擾,保障低濃度檢測基線穩定。
七、整機機架、外殼與防護結構
一體式鈑金機箱
防腐噴涂外殼,實驗室臺式緊湊型設計,臺面放置;內部模塊化滑軌,方便拆卸檢修閥路、反應單元。
密封防護門
前開門帶鎖,防止誤操作;紫外機型遮光門,避免紫外光外泄傷害人員。
接地屏蔽層
整機金屬屏蔽,隔絕離心機、液相色譜等周邊設備電磁干擾,保證低量程測量重復性。
