Sievers无机碳去除器（ICR）

分析仪在测量总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）时，都必须处理无机碳（Inorganic Carbon，IC）。IC是指CO2、HCO3-、CO32-里的碳。IC的来源包括溶解的石灰石和从空气中吸收的二氧化碳。几乎所有的样品水中都含有有机碳和无机碳，它们统称为总碳（Total Carbon，TC）。

总碳（TC）=

有机碳（TOC）+ 无机碳（IC）

当样品中也含有无机碳时，分析仪就无法单独测量有机碳，因此大多数TOC分析仪就测量样品中的TC和IC，然后相减，差值即为TOC。

总碳（TC）- 无机碳（IC）

实测值         实测值

= 有机碳（TOC）

计算值

TOC分析仪也可以先吹除无机碳，然后再测量碳含量，测量结果不含无机碳。此时测得的总碳即为样品的TOC。该 测 量 值 也 称 为 “ 不 可 吹 除 有 机 碳（Non-Purgeable Organic Carbon，NPOC）”。

TC = TOC = NPOC

有些TOC分析仪既可以测量IC，又可以去除IC，从而给操作员很大的灵活性，可以根据样品中的IC含量来选择操作方法。当样品中的IC小于TOC时，分析仪无需去除IC即可测得准确结果。分析仪可以直接测量IC，然后用TC减去IC，即得到TOC。

但当IC较高且TOC较低时（例如，IC=10倍TOC），如果不去除或降低IC，则TOC测量结果就会变得不稳定。在下面的示例中，仪器测量TC和IC以计算TOC，TC和IC都很高（IC是TC的组成部分），测量TC和IC的仪器误差在最 终TOC计算值中占有很大比例。如果在进行分析前，先去除或降低IC，就能提高仪器的分析性能。

例如，样品中含100 ppb TOC和1900 ppb IC。我们假设仪器测量TC和IC的准确度为2%。一种情况是不去除IC，另一种情况是将IC降到100 ppb（见表1）。

在IC较高、TOC较低的情况下，去除或降低IC能够提高仪器的分析性能。一般来说，在使用Sievers® TOC分析仪时，如果IC高出TOC预期值的10倍以上，我们建议降低或去除IC。

去除和降低IC的方法

有些TOC分析仪用气体来吹扫样品，以去除IC，而剩下的碳就是需要测量的有机碳。吹扫样品是去除IC的有效方法，但需要考虑以下几个问题：

吹扫气体的纯度（以免气体中的有机物污染样品）。

挥发性有机物的流失。

如果不能100%去除IC，则留下的IC可能被报告为TOC，从而给分析系统带来误差。

吹扫气体会增加成本、提高维护要求、延长样品制备和分析时间。

在EPA TOC方法415.3（“确定水源和饮用水的总有机碳含量和254 nm的特定紫外吸光度”）中，USEPA规定20分钟的吹扫时间，气体流量为100-200毫升/分钟，确保将IC含量降到最 低，以测量TOC。在实践中，吹扫时间通常为3-10分钟，具体时间可以根据仪器生产厂的建议和样品的特性而定。

表1. 去除和未去除IC的示例计算

显示了对TOC结果的影响

Sievers技术采用无需气体的ICR（无机碳去除器）来降低IC含量。该方法已获得专 利，并获USEPA批准用于合规监测。

ICR的工作原理

在去除IC时，ICR首先酸化样品，以将IC全都变成CO2的形式。酸化之前，IC以离子形式和非离子形式存在。离子形式包括碳酸盐和碳酸氢盐，非离子形式为CO2。离子形式和非离子形式的含量比例取决于pH值。酸化样品可以将IC全都转化为CO2，以方便将其吹除。

CO2 → HCO3- → CO32-

低 ← pH 值 ← 高

当分析仪探测到连接无机碳去除器（ICR）时，会自动进行样品酸化，所使用的酸剂同正常TOC分析时使用的酸剂相同，因而无需添加其他试剂。样品酸化之后，会流过ICR中能渗透CO2的脱气模块。ICR还配有真空泵，用于将脱气模块外部抽成真空，以去除样品中的无机碳（CO2）。内置的化学捕集器先“净化”通过脱气模块的空气，去除空气中的全部有机物，以免污染样品。IC的去除率可达95-99%。无需百 分之百去除IC，因为Sievers TOC分析仪会测量剩余的IC，然后用TC减去IC得到TOC。

IC含量被大大降低，从而提高了仪器的分析性能。这种降低或去除IC的方法有以下优点。

无需吹扫气体，因而成本较低，去除IC的过程更简单。

样品脱气同样品分析直接连在一起，因而无需花额外时间来降低或去除IC。

此 过 程 使 挥 发 性 有 机 碳（VOC ， VolatileOrganic Carbon）的流失降低到最 少。进水中流失的VOC会降低进水和出水之间的TOC去除率的计算值。 

此过程由分析仪自动完成，无需人员手动操作。

如果无需去除IC，操作员可以用ICR的开启和关闭设置来绕过ICR，方便地转换到正常监测模式。

应用建议

当IC含量超过TOC的10倍时，应考虑使用ICR。常见的应用包括监测原始地表水和地下水。有时，降低或去除IC也有利于监测成品饮用水。

对于在线连续监测的应用，应对所有样品启用ICR，并保持ICR的运行。ICR安装在Sievers M系列实验室型、便携式、在线型TOC分析仪的机箱内部，环保效果最 佳，使用方便，占据空间小。