TOC离线检测仪是一种用于精确测定水样中总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量的实验室分析设备,广泛应用于制药、半导体、电力、环保及食品饮料等行业,尤其在对高纯水、注射用水和超纯水进行质量控制时具有不可替代的作用。
其工作原理基于将水样中的有机物完q氧化为二氧化碳(CO₂),再通过高灵敏度检测器(如非分散红外NDIR或电导率法)定量分析生成的CO₂量,从而计算出TOC值。常见的氧化技术包括高温催化燃烧法(可达900℃以上,适用于复杂基质)和紫外-过硫酸盐氧化法(适用于洁净水样)。仪器通常采用“差减法”(TOC=TC–IC,即总碳减去无机碳)或“直接法”进行测量,确保结果准确可靠。
一、进样与样品预处理单元(离线手动/自动进样)
手动样品杯工位/自动进样器(选配)
离线机型标配手动取样槽,批量检测可选16/48位自动进样盘,放置待测水样、标液、空白纯水;玻璃样品杯无有机溶出污染,适配药典纯水检测。
进样过滤组件
前端内置0.22μm/0.45μm精密滤头,拦截水中微粒、胶体、悬浮物,防止堵塞石英反应管与管路;可快速拆卸更换滤膜。
定量取样注射器/定量环
高精度微量注射器精准抽取固定体积水样,保证每次进样量一致,消除取样误差;离线低量程机型多采用100~1000μL定量环定量。
酸洗/脱无机碳预处理管路(TIC去除支路)
含酸试剂瓶、微量加药阀,向水样添加稀磷酸,将水中碳酸氢根、碳酸盐转化为CO₂,氮气鼓泡吹扫脱除无机碳,实现直接TOC检测模式。
二、流体输送与多路阀切换单元
多路八通/十通切换阀
核心流体分配部件,切换样品、空白纯水、标准校准液、酸洗试剂、TC总碳通道、TIC无机碳通道、清洗液七路流路,实现差减法TOC=TC-TIC自动切换检测。
精密输送泵
紫外氧化型:低脉动蠕动泵,PTFE泵管耐酸碱、无有机物析出;
高温燃烧型:高压微量注射泵,推送水样进入高温燃烧炉。
管路与缓冲延时盘管
全PTFE/石英惰性管路,避免有机物溶入污染样品;延时螺旋盘管延长反应停留时间,保证氧化充分、CO₂充分溶解稳定信号。
氮气载气稳压模块(燃烧机型b备)
减压阀、稳流阀、气体干燥管,提供高纯氮气载气,输送燃烧生成的CO₂至红外检测器;紫外法部分机型无需载气。
三、氧化反应核心单元(仪器核心,分两种结构)
类型1:紫外催化氧化模块(制药纯水离线TOC主流)
双波长紫外光源
185nm+254nm一体化紫外灯,185nm分解水生成羟基自由基,强力氧化有机物;254nm辅助催化,灯管寿命长、低臭氧。
TiO₂催化石英反应管
螺旋式透光石英腔体,内壁涂覆二氧化钛光触媒,增大水样与紫外光接触面积,难降解有机物完q氧化为CO₂。
恒温加热护套
反应管外部恒温套,稳定反应温度,消除温度对氧化效率与电导率的干扰。
类型2:高温催化燃烧炉模块(污水、高COD离线TOC)
陶瓷高温燃烧管
内部填充铂催化剂颗粒,恒温680~900℃高温,水样中全部有机、无机碳转化为CO₂。
管式加热丝与温控热电偶
PID控温,实时监测炉体温度,温度波动<±2℃;超温自动断电保护。
冷凝脱水组件
燃烧后高温混合气经水冷冷凝器脱除水蒸气,防止水汽干扰红外检测。
四、碳信号检测传感单元
1)紫外氧化机型:双通道电导率检测器
TC总碳电导电极、TIC无机碳电导电极
两路独立高精度电导传感器,内置NTC热敏电阻实时温度补偿;分别检测原水样无机碳电导率、全部碳氧化后总电导率,差值换算TOC浓度。
信号放大与模数转换电路板
微弱电导信号放大、滤波、AD转换,消除环境电磁干扰,ppb级低浓度稳定读数。
2)高温燃烧机型:非分散红外NDIR检测器
红外光源、窄带滤光片
仅透过CO₂特征吸收波长红外光;
气体检测池与光电探测器
CO₂吸收红外光,光强衰减转化为电信号,根据吸光度定量碳含量;
基线自动校正模块,每次测量前空白吹扫归零。
五、清洗、废液与辅助耗材单元
超纯水清洗储液瓶
仪器内置纯水清洗回路,每次检测自动冲洗阀路、反应管、电极,消除样品交叉污染。
废液收集容器
底部密闭废液桶,承接检测后废水,防止挥发有机物污染实验室;带液位满溢报警。
耗材仓
放置磷酸试剂瓶、标准TOC校准溶液、替换滤膜、蠕动泵管、备用紫外灯管、催化填料。
散热与除湿风机
机箱强制对流散热,降低紫外灯、电路温升;潮湿环境防止管路内壁结露。
六、电控与人机交互控制系统
嵌入式主控主板
整机运算核心,控制泵、阀、紫外灯、加热炉、检测器;自动计算TOC、存储数据、执行校准、自诊断故障。
7寸彩色触控显示屏
操作界面:样品编号、检测曲线、TC/TIC/TOC数值、标准曲线、运行状态、故障代码;支持一键校准、一键清洗、序列批量检测。
数据存储与输出模块
本地大容量存储、USB数据导出、RS485通讯;合规机型带审计追踪、电子签名,满足GMP、21CFR Part11药典规范。
报警与安全保护电路
超温、流量异常、电导基线漂移、试剂不足、废液满溢、紫外灯故障声光报警;过热、漏电自动断电保护。
电源稳压单元
隔离稳压开关电源,屏蔽电网电压波动干扰,保障低浓度检测基线稳定。
七、整机机架、外壳与防护结构
一体式钣金机箱
防腐喷涂外壳,实验室台式紧凑型设计,台面放置;内部模块化滑轨,方便拆卸检修阀路、反应单元。
密封防护门
前开门带锁,防止误操作;紫外机型遮光门,避免紫外光外泄伤害人员。
接地屏蔽层
整机金属屏蔽,隔绝离心机、液相色谱等周边设备电磁干扰,保证低量程测量重复性。
