Was ist TOC: Die häufigsten Fragen zum TOC
Einführung in den TOC
Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) bezeichnet die Gesamtmenge an Kohlenstoff, die in organischem Material im Wasser enthalten ist. Der TOC-Wert wird als repräsentativer Wasserqualitätsindex verwendet, der angibt, wie verschmutzt das Wasser ist. Aufgrund der großen Anzahl möglicher organischer Stoffe wurden traditionell der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB), der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der Kaliumpermanganat-Verbrauchstest als Indizes für die kollektive Messung aller organischen Stoffe, unabhängig von ihrer Art, verwendet. Mit diesen Analysemethoden wurden die Gesamtmengen gemessen, indem Mikroorganismen oder Oxidationsmittel eingesetzt wurden, um die Proben innerhalb einer bestimmten Zeit zu zersetzen, aber es gab Probleme mit verschiedenen Arten von organischen Substanzen, die sich unterschiedlich schnell zersetzen. Da TOC-Messungen nicht durch nebeneinander vorhandene Stoffe in den Proben gestört werden und die Gesamtmenge des Kohlenstoffs in organischen Stoffen im Wasser genauer gemessen werden kann, werden TOC-Messungen heute in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. bei der Bewertung der Wasserqualität von öffentlichem Trinkwasser oder in Arzneimitteln, bei der Überwachung oder Erforschung von Flüssen oder Böden und bei der Kontrolle von Abwässern aus Fabriken.
Unterschiedliche Arten des TOC
Die Gesamtmenge des im Wasser vorhandenen Kohlenstoffs wird als "Gesamtkohlenstoff" (TC) bezeichnet, der in zwei Haupttypen eingeteilt werden kann, entweder in den gesamten organischen Kohlenstoff (TOC) oder den anorganischen Kohlenstoff (IC). Der gesamte organische Kohlenstoff kann weiter unterteilt werden in nicht ausspülbaren organischen Kohlenstoff (NPOC) und ausspülbaren organischen Kohlenstoff (POC).
TOC-Messmethoden
Die folgenden beiden Methoden werden zur Bestimmung des TOC im Wasser verwendet.
TC-IC-Methode: Der TOC wird als Differenz zwischen den TC- und IC-Messwerten bestimmt. (TOC = TC - IC)
NPOC-Methode: Der TOC wird durch Messung des TC in Proben bestimmt, die zur Entfernung des IC vorbehandelt wurden. (TOC = TC)
Messen des IC
Bei der TOC-Messung bezieht sich IC auf die Gesamtmenge des inr enthaltenen anorganischen Kohlenstoffs (wobei CO2 für gelöstes Kohlendioxid, HCO3- Bicarbonationen und CO32-Carbonationen steht). Die Mengen an gelöstem Kohlendioxid, Bikarbonationen und Karbonationen im Wasser befinden sich in einem Gleichgewicht, das vom pH-Wert des Wassers abhängt (siehe unten). Wenn der pH-Wert sinkt, verschiebt sich das Gleichgewicht in dem obigen Ausdruck nach links. Bei einem pH-Wert von 3 oder weniger wird fast das gesamte IC zu gelöstem Kohlendioxid. Auf der Grundlage dieses Prinzips wird IC gemessen, indem man Säure hinzufügt, um den pH-Wert der Probe unter 3 zu senken, und dann das aus der Probe extrahierte CO2 durch Einblasen einer CO2-freien Gasatmosphäre misst.
Verwendung von TC-IC- und NPOC-Methoden
Sowohl die TC-IC-Methode als auch die NPOC-Methode dienen zur Messung des TOC, aber welche der Messmethoden verwendet wird, hängt von den Eigenschaften der Probe ab. Für Proben mit niedrigen IC-Konzentrationen, wie z. B. öffentliches Trinkwasser oder gereinigtes Wasser, wird die NPOC-Methode verwendet, da die TC-IC-Methode anfällig für Messfehler ist, die zu einer geringeren Messgenauigkeit führen können. Andererseits wird für Proben mit großen Mengen flüchtiger organischer Verbindungen oder Proben, die zur Schaumbildung neigen, beispielsweise die TC-IC-Methode verwendet, da die NPOC-Methode zu einem Verlust flüchtiger organischer Verbindungen aus den Proben während des Durchsprudelns in einem CO2-freien Gasvorbehandlungsschritt führen kann oder die NPOC-Methode genaue Probenmengenmessungen aufgrund von Schaumbildung verhindern kann.
Geschichte der Shimadzu TOC-Analysatoren: Eine Geschichte der Spitzeninnovation
2022 jährt sich das Erscheinen des ersten TOC-Analysators von Shimadzu zum 50. Heute werden TOC-Analysatoren von Shimadzu in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, von der Qualitätskontrolle im Labor für die öffentliche Wasserversorgung, das Trinkwassermanagement, das Management von gereinigtem Wasser in der pharmazeutischen und anderen Industrien, die Messung von Umweltwasser und das Abwassermanagement bis hin zu Online-Messanwendungen für die Wasserqualität oder das Schadstoffmanagement von Fabrikabwässern in Flüssen, Meeren usw.
Die Entwicklung von TOC-Analysatoren durch Shimadzu begann, nachdem Shimadzu 1965 eine technische Partnerschaft mit Hartmann & Braun in Westdeutschland eingegangen war und das National Industrial Research Institute of Nagoya Shimadzu 1967 mit der Entwicklung eines TOC-Analysators beauftragt hatte. Im Jahr 1972 entwickelte Shimadzu seine ersten TOC-Analysatoren: das automatische Wasserqualitätsüberwachungssystem TOC-100 zur kontinuierlichen Überwachung der Wasserqualität und der Schadstoffe in öffentlichen Gewässern auf der Grundlage des Gesetzes zur Verhinderung von Wasserverschmutzung und den TOC-10-Analysator für organischen Gesamtkohlenstoff für Laborzwecke. 1983 entwickelte Shimadzu den TOC-500, den weltweit ersten TOC-Analysator mit der Fähigkeit zur katalytischen Oxidation bei 680 °C. Dadurch wurde die Lebensdauer von Verbrennungsrohren und Katalysatoren erheblich verlängert und die Wartungsfreundlichkeit verbessert.
1989 wurde der TOC-5000 mit einem Mechanismus zur automatischen Injektion von Proben ausgestattet und der Messbereich vom ppm-Bereich auf den ppb-Bereich erweitert. Dies führte zu einer breiteren Anwendbarkeit von TOC-Messungen, auch für gereinigtes Wasser, und etablierte Shimadzu als weltweit führenden Anbieter von TOC-Analysatoren. Die TOC-V-Serie, die im Jahr 2000 auf den Markt kam, bot zusätzliche Funktionen für die Messung von Feststoffproben, reinigbarem organischem Kohlenstoff (POC) und Gesamtstickstoff (TN), was die Anwendbarkeit von TOC-Analysatoren weiter erhöhte.
Heute steht die 2011 eingeführte TOC-L-Serie weiterhin an der Spitze der TOC-Analyse. Ursprünglich wurden TOC-Analysatoren hauptsächlich zur Sicherstellung der Wasserqualität von Umweltgewässern, Industrieabwässern usw. eingesetzt, doch später, als sich die TOC-Leistung verbesserte, erweiterte sich der Anwendungsbereich. Heute werden sie auch für die Qualitätskontrolle von gereinigtem und ultrareinem Wasser, für die Sicherstellung der Einhaltung öffentlicher Trinkwasserqualitätsnormen, für die Kontrolle/Bewertung pharmazeutischer Herstellungsprozesse und für die Erforschung der Kohlenstoffneutralität eingesetzt. Somit spielen sie eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Bereichen, die für die Menschen und die Erde wichtig sind.
