Los analizadores de TOC se utilizan para medir la contaminación de carbono orgánico en el agua. TOC es una prueba de calidad del agua común utilizada en una amplia gama de industrias. El carbono en el agua puede ser orgánico (por ejemplo, plantas, material en descomposición, plásticos, etc.) o inorgánicos (por ejemplo, carbonatos, dióxido de carbono, cianuro, etc.). La medición de TOC (carbono orgánico total) en el agua ayuda a evaluar la calidad del agua, especialmente los contaminantes orgánicos en el agua. Únase a nosotros para aprender qué es TOC, tipos de analizador de carbono orgánico total, pasos para usarlo y más.
¿Qué es TOC?
El carbono orgánico total (TOC) es una medida de la cantidad total de carbono en compuestos orgánicos en sistemas de agua y agua pura. TOC es una valiosa técnica analítica utilizada por organizaciones y laboratorios para determinar la idoneidad de las soluciones para sus procesos. La contaminación orgánica reduce la capacidad de intercambio de iones y causa un crecimiento biológico indeseable, lo que hace que el agua tratada sea insegura. A menos que el agua sea ultrapura, naturalmente contendrá algunos compuestos orgánicos. TOC se convierte en un indicador importante de la cantidad total de materia orgánica en el agua. Aunque no existe una correlación directa entre TOC y la concentración de compuestos orgánicos específicos, sigue siendo un buen indicador del nivel de contaminación orgánica en el agua y, por lo tanto, es una herramienta efectiva que es fácil de medir.
Tipos de analizadores de TOC
Los analizadores de TOC trabajan al convertir el carbono orgánico en una muestra de agua a dióxido de carbono a través de una reacción de oxidación, que luego se mide con precisión utilizando un detector infrarrojo no dispersivo (NDIR). Dependiendo del método de oxidación, los analizadores de TOC se pueden dividir en dos tipos principales:
Oxidación de combustión catalítica a alta temperatura: este método oxida completamente el carbono orgánico en el agua al dióxido de carbono calentando la muestra de agua a una temperatura alta, típicamente entre 680 ° C y 950 ° C, en presencia de un catalizador como platino o paladio. El dióxido de carbono resultante se mide mediante un detector NDIR. Este método es adecuado para la mayoría de las muestras de agua, especialmente aquellas que son complejas o contienen una materia orgánica difícil de oxidar.
Oxidación de Persulfato UV: en este método, la muestra de agua se reacciona con persulfato y se oxida bajo luz UV, y el detector de NDIR captura el dióxido de carbono resultante. Este método es particularmente adecuado para mediciones de TOC de baja concentración, especialmente en muestras de agua que no contienen demasiadas sustancias interferentes.
Principio de analizador de carbono orgánico total
El principio de un analizador de carbono orgánico total (TOC) se basa en la oxidación del carbono orgánico en una muestra a dióxido de carbono (CO₂), seguido de la detección de CO₂ para cuantificar la cantidad de carbono orgánico presente. Aquí hay un desglose paso a paso del principio:
Oxidación de carbono orgánico:
El carbono orgánico en la muestra de agua se oxida a dióxido de carbono (CO₂).
La oxidación se puede lograr mediante dos métodos principales:
Combustión catalítica de alta temperatura: la muestra se calienta a temperaturas muy altas (generalmente de 680 ° C a 950 ° C) en presencia de un catalizador (como platino o paladio). Esto hace que el carbono orgánico se descomponga en Co₂.
Oxidación UV/Persulfato: la muestra se trata con persulfato y se expone a la luz ultravioleta (UV), que oxida el carbono orgánico en CO₂.
Medición de CO₂:
Después de la oxidación, el CO₂ generado se mide utilizando un detector infrarrojo no dispersivo (NDIR).
El detector NDIR mide la absorción infrarroja de CO₂ en la muestra. Dado que CO₂ absorbe la luz infrarroja a una longitud de onda específica, la cantidad de luz absorbida se correlaciona directamente con la concentración de CO₂ y, por lo tanto, a la concentración de carbono orgánico.
Cálculo de TOC:
La cantidad de CO₂ detectado se usa para calcular el carbono orgánico total en la muestra. Dado que la cantidad de CO₂ generada es directamente proporcional a la cantidad de carbono orgánico en la muestra, el valor de TOC se determina en función de la concentración de CO₂.
Puntos clave:
El analizador TOC no mide directamente el carbono orgánico, sino que mide el CO₂ producido por el proceso de oxidación.
El resultado se expresa típicamente como la cantidad de carbono orgánico en miligramos por litro (mg/l) o piezas por millón (ppm).
Este principio permite a los analizadores de TOC proporcionar una medición rápida, eficiente y precisa del carbono orgánico en el agua, ayudando a monitorear la calidad del agua, detectar la contaminación y garantizar el cumplimiento ambiental.
Pasos principales en el analizador de carbono orgánico total
El análisis de TOC se puede dividir en cuatro pasos principales: introducción de muestra, oxidación, detección y pantalla. Cada paso se puede lograr de varias maneras; En última instancia, esto depende del analizador TOC utilizado.
Introducción de muestra
Se pueden introducir muestras para su análisis en un solo pase a través de un sistema de pipeta simple, o un lote cargado con múltiples muestras para análisis utilizando un muestreador automático. En el caso de los analizadores de TOC en línea, están conectados directamente a un sistema de bombeo que recolecta automáticamente muestras para el análisis en tiempo real.
Oxidación
Existen varios métodos estándar para la medición de TOC, incluida la oxidación de persulfato químico húmedo y la combustión catalítica de alta temperatura. Los métodos químicos húmedos convierten el carbono orgánico en dióxido de carbono (CO₂) a través de reactivos y calor o luz UV. Los métodos de combustión, por otro lado, calientan la muestra con un catalizador oxidante para convertir a CO₂. Los métodos de uso común incluyen persulfato calentado, persulfato UV y combustión catalizada por alta temperatura.
Detection
El análisis de TOC generalmente detecta CO₂ por medio de un detector infrarrojo no dispersivo de estado sólido (NDIR), que determina el contenido de carbono orgánico de una muestra midiendo la cantidad de luz infrarroja absorbida por la muestra a una longitud de onda específica (por ejemplo, CO₂ absorbe la luz infrarroja a 4.26 µm).
Mostrar
Los resultados generalmente se presentan a través de una pantalla o interfaz de computadora, y los analizadores de TOC modernos están equipados con una pantalla táctil o están controlados por una PC externa para facilitar la operación y la visualización de datos.
Consideraciones para seleccionar una técnica de oxidación
La selección de la técnica de oxidación apropiada depende de las características de la muestra y las necesidades del análisis TOC. La técnica de combustión es adecuada para muestras con material suspendido (p. Ej., Ácidos húmicos, bacterias, residuos de plantas o sustancias de alto peso molecular) o concentraciones de carbono orgánico mayores de 1 ppm. Se desempeña mejor en muestras de alta concentración, pero es menos eficiente en muestras por debajo de 1 ppm C y produce un fondo de sistema más alto debido a la operación de alta temperatura que puede conducir a efectos de memoria de carbono catalizador.
Para muestras de baja concentración, las técnicas de oxidación química húmeda, como el persulfato calentado y el persulfato UV, son generalmente más efectivas. Estas técnicas se realizan a temperaturas más bajas (95-100 ° C), por lo que se pueden procesar más muestras con mayor precisión y confiabilidad. La técnica de persulfato calentado se considera la más confiable porque transfiere el calor al reactivo a través de la convección. La técnica de persulfato UV, por otro lado, utiliza la luz UV para activar el reactivo, y las muestras turbias pueden reducir la intensidad de la luz UV, lo que puede afectar la oxidación.
Conclusión
El carbono orgánico total (TOC) es un indicador importante para el monitoreo de la calidad del agua relacionada con el cumplimiento regulatorio, el tratamiento del agua potable, el manejo de aguas residuales y otras aplicaciones de tratamiento de agua. La medición de TOC con precisión es fundamental para garantizar la calidad segura del agua y mejorar la eficiencia operativa. Con una variedad de analizadores y tecnologías de TOC disponibles en el mercado, es importante elegir la solución que mejor se adapte a sus necesidades.
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