toc-4100培訓(xùn)教材

1、島津在線COD監(jiān)測系統(tǒng)ＴＯＣ-4 1 0 0運行質(zhì)量要求,島津國際貿(mào)易（上海）有限公司環(huán)境儀器部,目 錄,一、前言二、概念及原理三、測試流程及構(gòu)造四、基本參數(shù)五、安裝前準(zhǔn)備六、儀器安裝七、儀器調(diào)試八、儀器操作九、儀器關(guān)機十、日常維護十一、常見故障排除十一、零部件拆裝,一、前言,在我們周圍存在著各種各樣的有機物，涉及范圍非常廣泛，如食品?水等。 這些有機物往往通過我們的生產(chǎn)以及消費活動,最終

2、被排放到江河?湖泊?海洋中。有機物引起的問題： 由于營養(yǎng)過剩造成赤潮、藍(lán)藻?缺氧等； 給自來水?工業(yè)用水?農(nóng)業(yè)用水帶來影響； 由于水中的微生物,使得生物?植物等生態(tài)環(huán)境失去平衡,給自然環(huán)境帶來惡劣影響。需要對公共用水排放有機物加以限制,COD與TOC測試儀比較,ＣＯＤ儀不能充分氧化有機物（芳香烴類有機物、環(huán)狀氮化合物等）測試較費時間（國家法規(guī)測試法：２個小時）因為使用藥品量大，日常維護繁瑣、管理費用高排放有害物

3、質(zhì)（６價鉻和汞）由于使用強酸（硫酸）和強氧化劑（重鉻酸鉀），易造成部件腐蝕,COD與TOC測試儀比較,TOC儀—幾乎所有的有機物均可檢測,約達(dá)１００％—測試迅速、精確度高、靈敏度高—不使用藥品,維護管理費用少—無二次污染—非常適用于有機物在線化監(jiān)測,二、概念及原理,相關(guān)概念（1）,TOC（總有機碳）：水中存在有與氧或氫等原子結(jié)合，構(gòu)成有機化合物的碳，稱其為總有機碳（Total Organic Carbon， TOC）。 I

4、C（無機碳）：作為二氧化碳、碳酸根離子、碳酸氫根離子等無機化合物的碳，稱其為無機碳（Inorganic Carbon，TIC/IC ）。 ＩＣ主要是以碳酸中的碳的形式而存在的，　碳酸＝Ｈ2ＣＯ3碳酸離子＝ＣＯ3--碳酸氫離子＝ＨＣＯ3-,相關(guān)概念（2）,POC（易揮發(fā)性有機碳）：試樣中易揮發(fā)失去的有機碳，稱其為易揮發(fā)性有機碳（Pargeable Organic Carbon，POC） POC一般指低沸點有機物（如苯、

5、甲苯等不溶于水的低沸點有機物）。NPOC（非揮發(fā)性有機碳）：不揮發(fā)的有機碳稱其為非揮發(fā)性有機碳（Non-Pargeable Organic Carbon，NPOC）。TC（總碳）：把TOC和IC合起來稱為總碳（Total Carbon，TC），即：TC＝TOC＋I(xiàn)C。,TOC的測定方法,（1）水中存在的總碳（TC），減去像二氧化碳、碳酸根離子和碳酸氫根離子等構(gòu)成無機化合物的無機碳（IC），就是TOC，即TOC=TC-IC。（2）T

6、OC又分為，經(jīng)通氣處理從試樣揮發(fā)失去的成分（揮發(fā)性有機碳，POC）和不揮發(fā)的成分（非揮發(fā)性有機碳NPOC），即TOC=POC+NPOC。,TOC的測定方法（1）TOC=TC-IC,測定 TC測定 IC 注：在ＴＯＣ－４１００中，如果裝配了選配件中的DF單元即可。它們的差來計算TOC?！　。裕茫桑茫剑裕希?TOC的測定方法（2）TOC≈NPOC,一般水樣中的揮發(fā)性有機碳（POC）和非揮發(fā)性有機碳（NPOC）相比，比例非常小

7、，可以忽略 ，即TOC=NPOC+POC≈NPOC在前處理中除去IC，將剩下的TOC(即NPOC)進行氧化，測定CO2的量,以此來計算　即：在ＴＯＣ－４１００中使用的方法為了與由TC和IC之差求TOC的測定方法區(qū)分，將這種方式測定的TOC稱為NPOC。注：在石油冶煉等行業(yè)的原水中有可能含有ＰＯＣ。,除去ＩＣ的方法,將試樣的PH調(diào)整到2-3時，碳酸根離子（CO3--）和碳酸氫根離子(HCO3-)就會變成Ｈ２ O+ＣＯ２ 試樣再

8、經(jīng)通氣吹掃處理后，很容易就可以除去IC,TOC-4100測定原理,去除IC后的樣品通過八通閥、注射器注射到填充有催化劑的燃燒管中，并以680℃的溫度燃燒氧化，生成二氧化碳和水，供給的高純氮氣作為載氣導(dǎo)入電子冷凝器，分離出水份，二氧化碳則被送入NDIR（Non-Dispersive Infrared Radiation）檢測器中，進行檢測。氧化過程中生成的二氧化碳的量正比于樣品當(dāng)中的有機碳的含量，因此，通過測試二氧化碳的量，并根據(jù)校正

9、標(biāo)準(zhǔn)液得到的曲線，很容易就分析出樣品中有機碳的含量。,TOC-4100測試原理流程,試樣　　　　　　　↓←添加鹽酸　　用通氣吹掃法除去IC　　　　　　　↓　　將TOC用燃燒催化法氧化（ＴＯＣ→ＣＯ2）　　　　　　　↓　　用ＮＤＩＲ來測定CO2（根據(jù)峰值形狀面積來測定）　　　　　　　　↓　　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線來計算TOC濃度,三、流程及構(gòu)造,TOC-4100 流路圖 圖3.1 測定的流路圖,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（1）儀

10、器的樣品預(yù)處理單元,關(guān)閉左側(cè)的采樣閥將樣品采入均化器采樣時通過５０目的濾網(wǎng)去除較大的固體雜質(zhì)利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器，粉碎樣品中懸浮顆粒，并將樣品均化采樣后用清洗水清洗濾網(wǎng)及樣品處理部分，等待下次采樣,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（2） 樣品采樣單元(8P閥）,1#：離線測量樣2#：在線測量樣3#：校正液4#：酸添加5#：清洗水、稀釋水6#：排氣7#: 進樣管（注入燃燒管）8#：排液,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（3）反應(yīng)

11、爐,燃燒爐：提供燃燒氧化所需達(dá)到的溫度（680℃）燃燒管：由石英玻璃制成，作為燃燒分解有機物的反應(yīng)容器鉑金催化劑：由氧化鋁小球表面包裹鉑金組成，幫助有機物分解和燃燒生成二氧化碳,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（4）滲氧硅管,TOC燃燒需要氧氣，載氣本身不含有氧，因此燃燒需要的氧從滲氧管滲入。隨氧氣滲入滲氧管的還有微量的CO2。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（5）加濕器,加濕器的作用是加強CO2吸收器吸收CO2的效果。,TOC-4100

12、結(jié)構(gòu)介紹（6）載氣精制用CO2吸收劑,堿石灰，主要成分是氫氧化鈣和氫氧化鈉等物質(zhì)。作用是去除載氣和滲氧管當(dāng)中與氧氣一起進入的CO2等氣體，保證NDIR的基線平穩(wěn)。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（7） B型鹵素洗滌器,作用是去除氟、氯、溴、碘等鹵素。在試樣中含有以上元素時，經(jīng)過燃燒后，可能會以各種形式（如氯化氫，氯酸，氯氣等）從燃燒管排出；由于上述成分都易溶于水成為酸，很容易與B型鹵素洗滌器當(dāng)中的鐵和鉻反應(yīng)，生成化合物，這種化合物有很

13、強的還原力，再與氯和溴等反應(yīng)，達(dá)到去除鹵素的目的。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（8）電子除濕器,進入電子除濕器之前的載氣中會有一定的水分，水分濃度變化時，基線也會隨之變化。電子冷凝器將載氣冷卻至1 ±0.4℃，以減少載氣中的水分含量，穩(wěn)定水分含量也就是使基線穩(wěn)定，NDIR不再受水分干擾，能夠精確測試。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（9）鹵素吸收器,作用是去除多余的鹵素。由于B型鹵素過濾管可能不能完全去除鹵素（主要為氯），由于

14、氯的氧化能力很強，進入檢測池后馬上會與池內(nèi)部的鍍金發(fā)生反應(yīng)，造成腐蝕，所以增加了一級以主要成分為銅的鹵素過濾管，進一步保護檢測池不受腐蝕。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（10）非分散型紅外線分析儀(NDIR),從光源處射出的紅外線（未分光）通過檢測池到達(dá)檢測器。檢測器的前后有兩個池子（前池和后池），兩個池子分別連接有氣體管路。在氣體管路中裝有高感度的可以檢測出流速的傳感器。因在檢測器的池子中注入了CO2，從光源處發(fā)出的紅外線中的4.

15、2μm的光在前池被吸收。由于前池內(nèi)的氣體的溫度的上升（壓力變大），前池和后池之間產(chǎn)生了壓差，于是從前池有氣體流到后池。,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（10）非分散型紅外線分析儀(NDIR),當(dāng)從光源射來的紅外線被斬光器截斷，檢測器無紅外線時，前池和后池的壓力就變?yōu)橄嗟?，氣體就從后池向前池返回。從前池和后池來往的氣體的流速經(jīng)傳感器檢測后，就得到了交流波形的電子信號。當(dāng)檢測池中不含有CO2的載氣流動時，光源處的紅外線直接（原樣）到達(dá)檢測

16、器，這時交流信號的振幅是最大的。當(dāng)檢測池中的載氣含有CO2時，4.2μm的紅外線被吸收，到達(dá)檢測器的部分就會變?nèi)酰涣餍盘柕恼穹鶗冃?。根?jù)檢出的交流信號的振幅，可知檢測池中流動載氣中的CO2濃度。,ＮＤＩＲ的測定原理,單原子分子如N2 、O2 、H2等并不會吸收紅外線，多原子分子如CO2、CH4等則依其鍵結(jié)合情形及組成原子種類不同而吸收不同波長的紅外線。因此在總有機碳分析儀氣體中僅 CO2 吸收紅外線，其吸收波長為4.2um。,Ｎ

17、ＤＩＲ的測定原理 圖 紅外光源對于各種氣體的吸收波長圖,CO2：4.2um,TOC-4100結(jié)構(gòu)介紹（11）吹掃氣用CO2吸收劑,作用是吸收測試結(jié)束的CO2氣體。將使用過的載氣（從檢測池出來的）使其通過CO2吸收劑后再利用，從NDIR的光源、檢測池、檢測器三個部分間的間隙流出，使空氣當(dāng)中的CO2不會影響到NDIR的正常運行。,反應(yīng)過程介紹（視頻）,四、基本參數(shù),基本參數(shù)（1）,測定項目: T

18、C和NPOC（除去IC的TOC測定法）測定原理： 燃燒催化劑氧化/CO2檢測（NDIR）測定范圍： 0～1000ppm（根據(jù)稀釋功能，稀釋率為2～20倍，最大0～20000ppm）重現(xiàn)性： TOC測量，±2％f.s以內(nèi)零點穩(wěn)定性： ±2％f.s以內(nèi)/周量程穩(wěn)定性： ±2％f.s 以內(nèi)/日（溫度變化5℃以內(nèi)時）線性： ±2％f.s以內(nèi)試樣注入方式

19、：注射泵，滑動式注入IC去除方式： 在注射器內(nèi)加酸-通氣處理,基本參數(shù)（2）,模擬輸出： 0-1V DC，由4-20mA DC和0-16mA DC選擇（絕緣2路輸出）測定周期： 最短5分鐘（NPOC）※1接點輸入信號：校正開始，停止，在線測定開始，報警復(fù) 位，測定開始接點輸出信號： [報警信號] 報警1，報警2，停機錯誤，濃度異常警報（上限，下限，上上限和下下限，其中任選2種） [事件

20、信號] 準(zhǔn)備，在線動作中，單流路測量中，單流路測定結(jié)束，離線動作中，試樣測定中，校正中，催化劑再生中，休止中，數(shù)據(jù)觸發(fā)輸出，流路識別CH1～3，斷電源等（接點容量：1A，DC 30V 非感性負(fù)載） ※1：指在標(biāo)準(zhǔn)條件下反復(fù)測量的時間,五、安裝前準(zhǔn)備,,環(huán)境、電源要求,環(huán)境溫度： 0-40℃電源要求： AC220±10%，10A，50-60HZ載氣要求： 氮氣，容量約47升，瓶內(nèi)充氣壓1

21、3MPa左右 ，純度99.99% 以上，不含粉塵、油霧、水滴等減壓閥： 與氮氣鋼瓶相配的氮氣減壓閥一個，減壓后的出口壓力為0.25～0.30MPa自來水供水要求：流量約6L/min，壓力300-500Kpa采水流量要求： 1-3L/min,外部管路的連接,試劑的準(zhǔn)備,標(biāo)準(zhǔn)液的配制：a. 準(zhǔn)確稱取鄰苯二甲酸氫鉀2.125克(將此試劑置于105℃烘箱烘1小時過后)，溶解于1000毫升蒸餾水中，得到1000ppm的標(biāo)準(zhǔn)

22、液；b.（如果需要配制100ppm的標(biāo)準(zhǔn)液）用移液管移取1000ppm的標(biāo)準(zhǔn)液50毫升稀釋至500毫升，所得100ppm的標(biāo)準(zhǔn)液；c. 將所配的溶液放置于STD1桶中。鹽酸的配制：用分析純鹽酸200毫升稀釋至2升(即稀釋10倍)；將所配鹽酸放置于ACID桶中。純水：取蒸餾水（或純凈水）放置于10升的WATER桶中。,六、儀器安裝,（一）部品的安裝,（二）試劑的添加,部品的安裝燃燒管的安裝,,2片鉑金網(wǎng)必須放平，以防止催化

23、劑掉落。5mm石英棉要保持均勻。催化劑放置均勻。,部品的安裝燃燒管與滑塊底座的連接,將燃燒管的頂端垂直插入滑塊的底座，讓其內(nèi)部的O圈和燃燒管完全密封，以防止漏氣?；瑝K不能有上下方向的活動，否則會降低滑塊與式樣注入部墊圈的密封性。,部品的安裝洗滌器的連接,在將洗滌器與燃燒管連接之前，先將洗滌器與連接B型鹵素洗滌器的管路連接， 避免洗滌器的斷裂。擰蓋型螺母時，不要使用工具。,部品的安裝注射器的安裝,用蒸餾水將注射器活塞潤滑。

24、卸下8P內(nèi)注射器的連接冒，安裝注射器（只能用手?jǐn)Q，不能使用工具），不要過分強制緊固，否則會使8P內(nèi)樹脂部變形，導(dǎo)致漏液。連接吹掃氣配管時，注意螺母紋路，不要強擰，否則會造成漏氣、漏液。,部品的安裝CO2吸收劑的安裝,載氣精制用CO2吸收劑的安裝光學(xué)系統(tǒng)清掃用CO2吸收劑的安裝注意：安裝CO2吸收劑時，1、先檢查瓶子有無漏氣；2、不要將進氣口“L”和出氣口“S” 接錯。,試劑的添加加濕器中純水的加入,盡量注入TC成分少的水。

25、純水加到上刻度，保證里邊的玻璃管不在水中。加完純水后，須將蓋子擰緊，以防止漏氣。,試劑的添加B型鹵素洗滌器中純水的加入,擰開B型鹵素洗滌器的蓋子，往里邊加入純水至出氣口的下方。 注意不要超過出氣口！在通氣時，必須看得到里邊有氣泡急促冒出。加完純水后，要將蓋子擰緊，以防漏氣，造成基線NG。,試劑的添加電子除濕器用排液容器純水的加入,向冷凝水筒注入純水到冷凝水筒測面的冷凝水排放的高度。保證冷凝水管在中途不要折曲，以免妨礙冷凝水

26、排出（左圖錯誤）。,試劑的添加稀釋用水的放置,水管不要彎折、漏氣管路盡量往下使用蒸餾水,試劑的添加鹽酸桶的放置,注意酸管路的位置：將除IC用酸輸液管通過桶帽上中央的孔插入桶的底部。不要將長余的管子全部插入桶中。,實際操作,七、儀器調(diào)試,開機,總電源的確認(rèn) 用萬用表測量供電，確認(rèn)符合要求后，再上電。氮氣瓶出口壓力的調(diào)整 載氣瓶出口壓力調(diào)整在0.25-0.3 MPa。打開儀器右側(cè)白色總開關(guān)，儀器開始初始化。

27、儀器初始化完成后，進入“菜單”—”監(jiān)視器“，打開儀器右側(cè)黑色電爐開關(guān)，觀察電爐升溫情況。,氣體調(diào)整,TOC-4100壓力表調(diào)整在200KPa載氣流量調(diào)整在150mL/min噴射氣流量調(diào)整在50mL/min以上,設(shè)備調(diào)試,儀器時間的更改注射器零點校正去除酸流路氣泡試樣注入量的零校正催化劑的再生試樣注入狀態(tài)的檢查,儀器準(zhǔn)備狀態(tài)在『菜單』里的『監(jiān)視器』畫面顯示（左圖）當(dāng)全部指標(biāo)都OK后，橙色的READY燈亮后，儀器可以進行

28、各項測試,實際操作,八、儀器操作,（1）一般條件登記,（2）校正曲線,,,（3）在線測量（本地模式）,在初始界面下（左圖），按F4進入下圖,測量條件登記（1-5頁）,退到初始畫面初始界面下按F1，進左圖按start，開始測量,（4）離線測量,在初始界面中按F1,（5）遠(yuǎn)程測量模式,在左圖畫面下，按“4”“0”“0”“2”，會進入遠(yuǎn)程和本地切換畫面。 將ID CONTROL 設(shè)置為1時為遠(yuǎn)程控制，設(shè)置為0時為本地操作。,實際操作,九

29、、儀器關(guān)機,關(guān)機,將電爐的黑色開關(guān)，打到OFF的位置。等到“監(jiān)視器”中的電爐溫度降到室溫，再將氮氣閥關(guān)住。將白色的總電源開關(guān)，打到OFF的位置。注：如果長時間停機，須做“閥干燥”。,十、日常維護,,表9-1 TOC-4100日常維護表,表9-2 TOC-4100定期維護表,燃燒管的更換,燃燒管的壽命和樣品中的鹽分有直接的關(guān)系，鹽分越高壽命越短。 檢查燃燒管，如發(fā)現(xiàn)燃燒管管壁有細(xì)微的裂紋，必須更換燃燒管。燃燒管的安裝方法按照

30、左圖。原來的2片鉑網(wǎng)可多次使用,注射器的注塞頭的更換,用刀在注塞頭的下端處切幾處槽。將舊的注塞頭取下（墊圈也一并拿下）。安裝新的注塞頭（左下圖）,鹵素吸收器的更換,注意通氣的方向不要接錯。更換完成后，檢查有無漏氣。剛更換完，基線有可能變動，通氣放置片刻，待基線穩(wěn)定。,O型圈的更換,O型圈共有3種型號：滑塊和它下部底座之間有兩種O型圈，這部分漏氣時，2種O型圈一起更換；燃燒管和滑塊底座之間有一種特氟隆涂膜O型圈。更換O型圈時，

31、不要弄傷墊圈和墊圈安裝部。,十一、常見故障排除,預(yù)處理單元故障,采樣閥故障及處理 原因：無電源、電磁閥生銹卡緊 處理：檢查供電，拆開電磁閥潤滑排液閥故障及處理 原因：無電源、電磁閥生銹卡緊 處理：檢查供電，拆開電磁閥潤滑攪拌馬達(dá)不運轉(zhuǎn)及處理 原因：無電源、馬達(dá)故障 處理：檢查供電接頭，更換馬達(dá),8通閥故障,閥報警 原因：錠子與轉(zhuǎn)子粘著，馬達(dá)運轉(zhuǎn)不暢，連軸器軸心偏移 處理：

32、仃機、搬動擰松，檢查馬達(dá)電源是否正常，更換馬達(dá)，調(diào)整連軸器位置 原因：傳感器信號處理問題 處理：清掃傳感器檢測位置、8P定位片，更換傳感器，重新插拔CPU、I/O閥體漏液 原因：錠子與轉(zhuǎn)子磨損 處理：更換,注射器故障,注射器原點位置故障 原因：注射器安裝未直或支架不直 處理：重新安裝直或矯正支架 注射器漏夜 原因：注射頭磨損 處理：更換注射頭,除濕器故障,溫度顯示常溫 原因：

33、I/O板或電源板故障 處理：更換I/O板或電源板溫度顯示負(fù)溫 原因：除濕器主體部分故障 處理：更換除濕器主體部分,基線偏高,載氣是否流通儀器內(nèi)部管路是否漏氣CO2吸收器是否失效催化劑是否失效NDIR有無故障,完全不出峰（TOC檢測值為0）,前處理裝置是否采到水樣？ 試樣是否注入到燃燒管？ 燃燒管是否破裂導(dǎo)致漏氣？氣路是否有泄露？氮氣瓶是否有壓力，能正常供氣？ 除濕器下方集水瓶是否有水？是否漏氣