總有機碳測定
一、定義
1、TC -- total carbon總碳：總碳指樣品中所有的碳。包括：無機碳、有機碳和揮發性碳。
2、TIC – total inorganic carbon：總無機碳是指樣品中被酸化后可轉變為CO2的碳。總無機碳包括：溶解的CO2、HCO3-和CO3=。
3、TOC –total organic carbon 總有機碳：總有機碳指樣品中有機物所含的碳，這部分碳在無機碳被除去后，可被氧化成CO2。然而水樣中的TOC應包括存在于易揮發物質中碳，大多數實驗室報道，他們在分析樣品中的TOC之前，易揮發物質已先被除去。一種被廣為接受的過硫酸鹽氧化法是在氧化有機碳之前，先酸化并吹洗樣品以除去無機碳。而在吹洗的同時，易揮發有機物質亦在氧化前被除去，盡管如此分析結果仍被普遍接受為TOC值。易揮發有機物質的含碳量可通過TC-TIC的差減法測得。
4、試劑空白 – 試劑空白是在沒有加入樣品或標準品時，檢測器對試劑的響應。這些響應是由溶劑、氣體、消解容器或管道中碳污染引起的。
5、標準 – 可以是已知碳含量的任何樣品。
6、水空白 – 水空白是指檢測器對水（只要用來配制試劑）的響應。
二、2005年版《中國藥典》附錄 Ⅷ R 制藥用水中總有機碳測定法
本法是用于檢查制藥用水中有機碳總量進而間接控制其有機物含量的一種測定方法。
制藥用水中有機物質一般來自于水源、供水系統（包括凈化、貯存和輸送系統）以及水系統中菌膜的生長。總有機碳可反映制藥用水中有機物質的含量。
通常采用蔗糖作為易氧化的有機物，1，4-對苯醌作為難氧化的有機物，按規定配制其標準溶液，在總有機碳測定儀上分別測定相應的響應值，以考察儀器的氧化能力和系統的適用性。
1010TOC操作原理
通過樣品酸化時釋放的二氧化碳可以檢測TIC，溶液中的二氧化碳被吹出，然后由非散射性紅外檢測器檢測二氧化碳的量，二氧化碳的量按一定比例對應著含無機碳的量。當樣品被
酸化，TIC被吹出后，過硫酸鹽被加入。過硫酸鹽與樣品中的有機碳在100oC下迅速反應，形成二氧化碳，此二氧化碳被吹出，由非散射性紅外檢測器檢測，檢測出的二氧化碳量按一定比例對應著含有機碳的量。
總碳（TC）是通過完全氧化樣品中碳（有機碳和無機碳），并檢測釋放的CO2 量。先向樣品加入酸和過硫酸鈉，然后經過一定的反應時間，使所有的碳轉化為CO2。反應結束后，溶液中的CO2被吹出，并經檢測器檢測。檢測出的CO2 量相當于TIC+POC+NPOC，如果樣品在分析前經過預酸化或噴射，檢測的結果則相當于溶解有機碳（例如不可吹出有機碳）。
非散射性紅外檢測器：紅外氣體檢測器測量氣體濃度的原理是基于： 每種氣體在紅外區域都有獨特的吸收光譜。紅外檢測器包括一個紅外光源，一個光柵斬波器，一個測量池
總有機碳測定方法的原理是將水中有機物質分子完全氧化為二氧化碳（CO2），檢測所產生的二氧化碳的量，然后計算出水中有機碳的濃度。制藥用水中存在無機碳和有機碳兩種形式的碳，因此測定總有機碳的方法通常有兩種。一種是從所測得的總碳（無機碳和有機碳）中減去所測得的無機碳；另一種則是在氧化過程前事先除去無機碳。
由于有機物的污染和二氧化碳的吸收都會影響測定結果的真實性。所以，測定的各個環節都應注意避免污染。
干擾
方法干擾
碳是到處存在于自然界中的，所以試劑、水、和玻璃器件不能完全排除存在碳。方法干擾（正偏差）可以由氣體、稀釋水、試劑、玻璃器件或樣品處理硬件（例如均質器）引起。這些材料必須通過分析試劑空白來證明其在分析條件下不會產生干擾。使用高純度或經過純化的試劑和氣體可以使干擾變得最小。
校正干擾
對于大多數的TOC設備，必須考慮校正用來配制標準品的稀釋水TOC。非CO2氣體的干擾：紅外檢測器對CO2敏感，可完全排除其他氣體的干擾。
取樣過程的干擾：為獲得最準確的分析結果，取樣容器必須不含有機碳。塑料容器會將有
機碳滲入水樣，特別是當它們是新的時候，或是分析低濃度樣品（小于200ppbC）時。所有的新瓶在使用前，最好注入干凈的水放置幾天，或在水中煮沸幾小時。耐熱玻璃瓶在第一次使用前，最好洗凈并在400°C下烘干。樣品的TIC和POC會因為暴露在大氣中而受到影響，50ppbC以下的TOC也會受到影響。因此在這種情況下，取樣瓶應盡可能保持密閉，而自動進樣瓶可配穿刺隔膜。
取樣時應采用密閉容器，容器頂空應盡量小。取樣后，應立即測試。所使用的玻璃器皿必須嚴格清除有機殘留物，并必須用總有機碳檢查用水做最后漂洗。
1．對儀器的一般要求
所用儀器應經校正，并按規定的方法采用標準溶液定期對儀器的適用性進行試驗。要求其最低碳檢出限為每升0.05mg或更低。
2．總有機碳檢查用水
應采用每升含總有機碳低于0.10mg，電導率低于1.0μS/cm（25℃）的高純水。所用總有機碳檢查用水與配制對照品溶液及系統適用性試驗溶液用水應是同一容器所盛之水。
3．對照品溶液
蔗糖對照品溶液 除另有規定外，取105℃干燥至恒重的蔗糖對照品適量，精密稱定，加總有機碳檢查用水溶解并稀釋制成每升中約含1.20mg的溶液（每升含碳0.50mg）。
1，4-對苯醌對照品溶液 除另有規定外，取1，4-對苯醌對照品適量，精密稱定，加總有機碳檢查用水溶解并稀釋制成每升中約含0.75mg的溶液（每升含碳0.50mg）。
4．系統適用性試驗
取總有機碳檢查用水，易氧化蔗糖對照品溶液和難氧化1，4-對苯醌對照品溶液分別進樣依次記錄儀器總有機碳響應值。按下式計算，儀器的響應效率應為85%～115%。
式中為總有機碳檢查用水的空白響應值；
為蔗糖對照品溶液的響應值；
為1，4-對苯醌對照品溶液的響應值。
5．測定法
取供試制藥用水適量，按儀器規定方法測試。記錄儀器的響應值， 除另有規定外，供試制藥用水的響應值應不超過0.50mg/L（500ppb）。
此方法也可用于預先經校正、標化及系統適用性試驗的在線儀器操作。這種在線測定的水的質量取決于儀器放置在水系統中的位置。應注意儀器安放的位置必須能真實反映所用水的質量。
三、試劑
試劑水：含TOC小于100ppbC蒸餾水或去離子水。
過硫酸鈉：過硫酸鈉的最佳濃度視待測碳濃度而定，如下表
碳范圍 | 過硫酸鈉濃度 |
0-50ugC | 100g/L |
0-100 ugC | 200g/L |
| |
注意：也可通過改變加入的過硫酸鈉體積的方式來達到同樣的目的。
在試劑水中溶解100或200 g的過硫酸鈉，用試劑水稀釋至1升。需要攪拌，但不可加熱。配制好的試劑有效期大約為3周。過硫酸鈉和試劑可向O。I ANALYTICAL購買。
磷酸（5% V/V）：加59ml分析試劑級的85%的磷酸至試劑水中，用試劑水稀釋至1升。磷酸和試劑可向O。I ANALYTICAL購買。
鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）原液（1000ppmC）：加2.125g KHP（事先在110°C干燥至恒重）至1000ml容量瓶中，用試劑水稀釋至體積。以此原液可制備低濃度的標準。此溶液有效期大約為3周，KHP原液可向O。I ANALYTICAL購買。
碳酸鈉原液（1000ppmC）：加8.826g 碳酸鈉（事先在110°C干燥至恒重）至1000ml容量瓶中，用試劑水稀釋至體積。以此原液可制備低濃度的標準。此溶液有效期大約為3周，碳酸鈉原液可向O。I ANALYTICAL購買。
其它的標準品
其它一些標準品也可用來校正1010總有機碳分析儀。
標準品 美國藥典（USP）
蔗糖（1000ppmC TOC）；蔗糖（10ppmC TOC）；蔗糖（500ppbC TOC）；1，4-苯醌（10ppmC）; 1，4-苯醌（500ppbC）。
三、操作
儀器狀態
1010總有機碳分析儀有以下一些狀態：
待機
進樣
TIC反應
TIC檢測
TOC反應
TOC檢測
TC反應
TC檢測
排空
沖洗
進樣
進樣可以通過注射器或進樣環管進行。進樣環管提供了進樣體積的高度一致性，而注射器進樣允許進樣體積以微升計，可以分析特別高濃度的樣品。
多重環管（雙環管）采用兩個體積完全相等的進樣環。這對環管可以是1ml、5 ml、10 ml或25 ml。當進樣體積是環管體積的倍數時，第一個環管會被充滿，然后樣品閥轉動，將環管中的樣品注入消解器中，同時第二個環管被注入樣品，然后樣品閥再次轉動，將環管中的樣品注入消解器中，同時第一個環管會被再次充滿。這些步驟會連續進行，直到進樣體
積達到。
TIC反應
進樣完成后，儀器會對消解器加入一定量的酸試劑。TIC會轉化為CO2，積聚在消解器內。
TIC檢測
經過預設的反應時間后，消解器會與檢測器接通，一股氣流會吹洗由無機碳轉化而成的CO2。CO2被吹入非散射性紅外檢測器（NDIR），并在檢測器中進行檢測。NDIR會直接顯示出測得的CO2量。
TOC反應
儀器停止向消解器中吹洗，加入一定量的過硫酸鈉試劑。同時，溫度上升至100°C，過硫酸鈉與樣品中的有機碳反應，生成CO2。此CO2積聚在消解器內。
TOC檢測
經過預設的反應時間后，消解器會與檢測器接通，一股氣流會吹洗由有機碳轉化而成的CO2。CO2被吹入非散射性紅外檢測器（NDIR），并在檢測器中進行檢測。NDIR會直接顯示出測得的CO2量。
TC反應
儀器向消解器中加入一定量的過硫酸鈉和磷酸試劑。同時溫度上升至100°C，TIC轉化為CO2，而過硫酸鈉與有機碳反應，生成CO2。這些CO2積聚在消解器內。
TC檢測
經過預設的反應時間后，消解器會與檢測器接通，一股氣流會吹洗所有生成的CO2。CO2被吹入非散射性紅外檢測器（NDIR），并在檢測器中進行檢測。NDIR會直接顯示出測得的CO2量。
排空步驟
消解器中的氣流方向反轉，反應后的樣品被帶出消解器，并排出。
沖洗步驟
在樣品與樣品之間或兩次分析之間可編入沖洗程序。在排空完成后，沖洗水被泵入，通過樣品進入的管線清洗與樣品接觸的部件。一旦沖洗完成，清洗水會被排空。
