水样和土样中总有机碳的测定实验数据

实验（四） 水样和土样中总有机碳(TOC)的测定

——非色散红外吸收法

总有机碳(TOC)，是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用催化燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能直接表示有机物的总量，因此常常被用来评价水体中有机物污染的程度。

一、目的和要求：

1) 掌握总有机碳的测定原理;

2) 掌握Multi N/C 2100总有机碳分析仪的使用力法； 3) 掌握用微量注射器进水样的操作技术; 4）掌握用样品舟进固体样的操作技术。

二、原理：

燃烧氧化—非分散红外吸收法（NDIR）

1）差减法测定水样TOC的方法原理：水样分别被注入高温燃烧管(850℃)和低温反应管中，经高温燃烧管的水样受高温催化氧化，使有机化合物和无机碳酸盐均转化成为二氧化碳；经低温反应管的水样受酸化而使无机碳酸盐分解成二氧化碳。两者所生成的二氧化碳依次导入非色散红外检测器，从而分别测得水中的总碳(TC)和无机碳(IC)。总碳与无机碳之差值，即为总有机碳(TOC)。 2）直接法测定土样TOC：先将土样充分酸化，使无机碳酸盐分解生成二氧化碳驱除后，用样品舟送入高温燃烧炉中，直接测定总有机碳。

三、仪器：

(1) Multi N/

制药用水中总有机碳测定法

1 简述

制药用水中总有机碳测定法(《中国药典》2 0 1 0年版二部附录11 R )是检査制药用水中所 含有机碳的总量，进而间接控制其有机物含量的一种测定方法。

制药用水中的有机物质一般来自水源、供水系统(包括净化、贮存和输送系统）以及水系统 中菌膜的生长。总有机碳检查也被用于制水系统的流程控制，如监控净化和输水等单元操作 的效能。

由于有机碳种类很多，直接测定有机碳含量比较困难。因此,都需要将有机碳氧化成无机 碳才能测定。

总有机碳测定方法的原理是水中的有机物质分子完全氧化为二氧化碳( c o 2)，检测所产 生的二氧化碳的量，然后计算出水中有机碳的浓度。制药用水中存在无机碳和有机碳两种形 式的碳，无机碳的来源可能是水源中溶解的二氧化碳和碳酸氢盐等。测定总有机碳的方法通 常有两种。一种方法是从测定的总碳( T C )减去所测得的无机碳(1C)，得总有机碳含量( T O C )

即T O C = T C —1C。第二种则是在氧化过程之前先去除无机碳，去除无机碳的方法通常是调

整水样p H 值至3 . 0以下，使水中的无机碳转化为二氧化碳，通过气体挥发除去水中的二氧化 碳，然而在吹洗去除无机碳

实验49 水体中化学耗氧量(COD) 的测定——KMnO4法 实验目的

（1）初步了解环境分析的重要性以及水样的采集和保存 方法。

（2）对水中化学耗氧量(COD)与水体污染的关系有所了 解。

（3）掌握高锰酸钾法测定水中COD的原理及方法。 注意事项 （1）水样采集后,应加入H2SO4使pH<2，抑制微生物繁殖。试样尽快分析，必要时在0～5℃保存，应在48h内测定。取水样的量由外观可初步判断：洁净透明的水样取100mL,污染严重、浑浊的水取样10～30mL，补加蒸馏水至100mL。

（2）若有需要，可移取等量蒸馏水代替水样，同时操作，求得空白值计算化学耗氧量时将空白值减去。 注意事项 （1）水样采集后,应加入H2SO4使pH<2，抑制微生物繁殖。试样尽快分析，必要时在0～5℃保存，应在48h内测定。取水样的量由外观可初步判断：洁净透明的水样取100mL,污染严重、浑浊的水取样10～30mL，补加蒸馏水至100mL。

（2）若有需要，可移取等量蒸馏水代替水样，同时操作，求得空白值计算化学耗氧量时将空白值减去。 问题讨论

（１）测定水中COD的意义何在？有哪些方法测定COD？

答：COD是在规定条件下水中各种还原剂需要氧量的总和，它反映水体受污染的程度。常用的测定方法有高锰酸钾法和重铬酸钾法。

（２）KMnO4标准溶液可采用何种方法配制？配制时应注意什么问题？

答：高锰酸钾试剂难以得到纯净物，通常采用间接法配制，标定常用的基准物质有草酸、草酸钠、三氧化二砷等。配制时一是要加热煮沸1h，放置2～3d，确保其中的还原性物质氧化完全；二是过滤除去沉淀；三是贮存与棕色瓶子避光保存。 （３）水样的采集及保存应当注意哪些事项？

答：水样的采

实验49 水体中化学耗氧量(COD) 的测定——KMnO4法 实验目的

（1）初步了解环境分析的重要性以及水样的采集和保存 方法。

（2）对水中化学耗氧量(COD)与水体污染的关系有所了 解。

（3）掌握高锰酸钾法测定水中COD的原理及方法。 注意事项 （1）水样采集后,应加入H2SO4使pH<2，抑制微生物繁殖。试样尽快分析，必要时在0～5℃保存，应在48h内测定。取水样的量由外观可初步判断：洁净透明的水样取100mL,污染严重、浑浊的水取样10～30mL，补加蒸馏水至100mL。

（2）若有需要，可移取等量蒸馏水代替水样，同时操作，求得空白值计算化学耗氧量时将空白值减去。 注意事项 （1）水样采集后,应加入H2SO4使pH<2，抑制微生物繁殖。试样尽快分析，必要时在0～5℃保存，应在48h内测定。取水样的量由外观可初步判断：洁净透明的水样取100mL,污染严重、浑浊的水取样10～30mL，补加蒸馏水至100mL。

（2）若有需要，可移取等量蒸馏水代替水样，同时操作，求得空白值计算化学耗氧量时将空白值减去。 问题讨论

（１）测定水中COD的意义何在？有哪些方法测定COD？

答：COD是在规定条件下水中各种还原剂需要氧量的总和，它反映水体受污染的程度。常用的测定方法有高锰酸钾法和重铬酸钾法。

（２）KMnO4标准溶液可采用何种方法配制？配制时应注意什么问题？

答：高锰酸钾试剂难以得到纯净物，通常采用间接法配制，标定常用的基准物质有草酸、草酸钠、三氧化二砷等。配制时一是要加热煮沸1h，放置2～3d，确保其中的还原性物质氧化完全；二是过滤除去沉淀；三是贮存与棕色瓶子避光保存。 （３）水样的采集及保存应当注意哪些事项？

答：水样的采

USP美国药典附录

<643>总有机碳

总有机碳(TOC)是通过测量碳来控制制药用水中有机物分子的一种间接方法。制药用水中的有机物质一般产生于水源，水的净化与输送系统以及水系统内菌膜的生长。TOC也可用于监测净化和输送系统各个单元的过程控制。

TOC与微生物指标存在一定的关联，但两者之间并无直接数值上的相关性，因此，TOC并不能代替细菌内毒素或微生物指标的控制。可用于TOC测定的方法有许多，本章不局限于任何一个具体测定技术的描述，仅阐述如何保证这些技术的正确使用，以及用于限度检查时的测定结果的指导性说明。

用来测定TOC的分析技术原理是基于将水中的有机物质完全氧化为CO2，检测所产生的CO2量，并用CO2的响应值来表示水中有机碳的浓度。无机碳可能存在于水源中，例如溶于水中的CO2和碳酸盐。所用的技术必须能有效区分无机碳与样品中有机物质氧化产生的CO2，一般有两种方法进行有机碳的测定。一种方法是通过从所测得的总碳(有机碳与无机碳的总和)中减去所测得的无机碳，另一种方法在水样进行氧化过程前事先去除无机碳。去除过程中可能除去的微量有机分子对于制药用水总有机碳可忽略不计。

仪器装置的一般要求：所用仪器应经校正，可作在线或离线检测。仪器装置的适用性必

USP美国药典附录

<643>总有机碳

总有机碳(TOC)是通过测量碳来控制制药用水中有机物分子的一种间接方法。制药用水中的有机物质一般产生于水源，水的净化与输送系统以及水系统内菌膜的生长。TOC也可用于监测净化和输送系统各个单元的过程控制。

TOC与微生物指标存在一定的关联，但两者之间并无直接数值上的相关性，因此，TOC并不能代替细菌内毒素或微生物指标的控制。可用于TOC测定的方法有许多，本章不局限于任何一个具体测定技术的描述，仅阐述如何保证这些技术的正确使用，以及用于限度检查时的测定结果的指导性说明。

用来测定TOC的分析技术原理是基于将水中的有机物质完全氧化为CO2，检测所产生的CO2量，并用CO2的响应值来表示水中有机碳的浓度。无机碳可能存在于水源中，例如溶于水中的CO2和碳酸盐。所用的技术必须能有效区分无机碳与样品中有机物质氧化产生的CO2，一般有两种方法进行有机碳的测定。一种方法是通过从所测得的总碳(有机碳与无机碳的总和)中减去所测得的无机碳，另一种方法在水样进行氧化过程前事先去除无机碳。去除过程中可能除去的微量有机分子对于制药用水总有机碳可忽略不计。

仪器装置的一般要求：所用仪器应经校正，可作在线或离线检测。仪器装置的适用性必

补充实验：水样中磷的测定

在天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在，它们分为正磷酸盐、缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷酸盐，它们存在于溶液、腐殖质粒子或水生生物中。

天然水中磷酸盐含量较少。化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中常含有较大量的磷。磷是生物生长必需的元素之一，但水体中磷含量过高（如超过0.2 mg/L)，可造成藻类的过度繁殖，直至数量上达到有害的程度（称为富营养化），造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。

水中总磷是指存在于水溶液中的可溶性正磷酸盐、含磷有机物，以及颗粒物中以各种形态存在的磷，称总磷。

水中磷的测定，通常按其存在的形式，分别测定总磷、溶解性正磷酸盐和总溶解性磷。正磷酸盐的测定，可采用钼锑抗分光光度法分光光度法、氯化亚锡还原钼蓝法和离子色谱法。

总磷的测定方法则有钼锑抗分光光度法、钼酸铵分光光度法等。

测定水中的总磷，水样（包括悬浮物）要加强氧化剂处理，氧化分解水样中有机物及还原性物质，把各种形态的磷转化为正磷酸盐，利于测定。水样预处理方法有过硫酸钾消解法、硝酸－硫酸消解法、硝酸－高氯消解法等。根据水样被污染情况，选择不同的预处理方法，若水样严重污染，必须用硝酸－高氯酸分解

总有机碳分析仪TOC

总有机碳分析仪TOC 总有机碳分析仪

—Total Organic Carbon Analyzer

岛津国际贸易（上海） 岛津国际贸易（上海）有限公司

总有机碳分析仪TOC

1 TOC及TN的分析原理

总有机碳分析仪TOC

1.1 总有机碳TOC分析原理

1.1.1 碳 1.1.2 总碳TC的测定 1.1.3 无机碳IC的测定 1.1.4 不可吹扫有机碳NPOC的测定 1.1.5 可吹扫有机碳POC的测定 1.1.6 总有机碳TOC的测定 1.1.7 样品的进样 1.1.8 NDIR检测器

3

总有机碳分析仪TOC

1.2 总氮TN分析原理

1.2.1 氮 1.2.2 总氮TN的测定

4

总有机碳分析仪TOC

1.1 总有机碳TOC分析原理

1.1.1 碳 日常生活中最普通的元素形式 环境污染 温室效应 制药工业 有机参数 有机参数 （COD、BOD、TOC） 、 、 ）

5

总有机碳分析仪TOC

水中碳的形态

例如: 例如:

非挥发性有机碳，水溶性（糖）； 非挥发性有机碳 水溶性（ 挥发性有机 挥发性有机碳，水溶性（硫醇、烷烃、醇）； 水溶性（硫醇、烷烃、 部分挥发性碳 水不溶性（低分子量的油） 部分挥发性碳，水不溶性（低分子量的油）； 量的油 含碳物质吸入或

项目二 电化学分析法 任务三 水样中PH值的测定 技能点1：缓冲溶液的配制

pH标准缓冲溶液具有准确的pH值，是pH测定的基准物质。常用的pH标准缓冲溶液有六种，它们的pH随温度发生变化，见表1。

表1 pH标准缓冲溶液在通常温度下的值

标准缓冲溶液名称 草酸盐 酒石酸盐 苯二甲酸氢盐 磷酸盐 硼酸盐 氢氧化钙 浓度（mol/L） 0.05 饱和 0.05 0.025 0.01 饱和 0℃ 1.67 - 4.00 6.98 9.46 5℃ 1.67 - 4.00 6.95 9.40 标准缓冲溶液在不同温度下的pH值 10℃ 1.67 - 4.00 6.92 9.33 15℃ 1.67 - 4.00 6.90 9.27 20℃ 1.68 - 4.00 6.88 9.22 25℃ 1.68 3.56 4.01 6.86 9.18 30℃ 1.69 3.55 4.01 6.85 9.14 35℃ 1.69 3.55 4.02 6.84 9.10 40℃ 1.69 3.55 4.04 6.84 9.06 13.42 13.21 13.00 12.81 12.63 12.45 12.30 12.14 11.98 pH标准缓冲溶液的配制方法如下： ①草

实验一 玻碳修饰电极分离检测水样中对苯二酚和邻苯二酚

（8学时）

一 、实验目的

1. 了解电聚合膜及修饰电极的制备方法。 2. 掌握CHI660D电化学工作站的使用方法。

3. 掌握修饰电极同时分离检测电活性物质的原理。

二、 实验原理

对苯二酚(Hydroquinone，HQ)和邻苯二酚(Catechol，CC)是重要的酚类化合物，同时也是应用广泛的化工原料。然而HQ和CC毒性较大，是一类有机污染物，对人体和环境危害较大。由于HQ和CC互为同分异构体，二者的物理性质和化学性质十分相似，故要快速、简便、灵敏地检测并区分二者有一定的难度。实验通过电聚合L-白氨酸（L-LEU）修饰玻碳电极分离检测HQ和CC。由于邻苯二酚、对苯二酚结构中含有羟基电化学活性官能团，可发生电化学反应。在一定条件下，邻苯二酚、对苯二酚的响应电流（I）与溶液浓度（C）成正比，即：I=KC。

采用差分脉冲伏安法对水样中的邻苯二酚、对苯二酚进行定量测定。差分脉冲伏安法是目前溶出法中灵敏度最高的一种电化学扫描方式。它是在缓慢线性扫描的电压（5-10 mV/s）上迭加一个振幅为50-100 mV的周期性脉冲，并在刚好加脉冲之前和脉冲的后期分别测量电流，将这两次电流的差值由电子线