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全有機炭素（TOC）は、水中の有機物の総量を測定するための重要な指標であり、水中の炭素含有量を測定することで水質を反映します。現在、水中の全有機炭素を測定する方法には、主に低温酸化法、燃焼法、導電率法があります。燃焼酸化-非分散赤外線吸収法（NDIR）は、一般的に使用されているTOC測定技術です。水中の有機炭素を完全に酸化し、精密な赤外線吸収検出により正確な結果を得ることができます。この方法は、測定時間が短いだけでなく、精度も高いため、世界中の多くの国で水処理や水質監視に広く使用されています。

この記事では、WTOC200 全有機炭素分析装置を使用して、塩分濃度の異なる水サンプルの全有機炭素含有量を測定する方法について説明します。減算法を使用して、6 つの水サンプルを正確にテストし、結果の正確性と信頼性を確保しました。

実験部分

機器と試薬

機器: WTOC2000 全有機炭素分析装置

試薬:

フタル酸水素カリウム (参照試薬)

炭酸ナトリウム (参照試薬)

重炭酸ナトリウム (高純度)

リン酸 (高純度)

二酸化炭素を含まない蒸留水

実験方法

標準溶液の調製 [p(有機炭素、C) = 1000 mg/L]

フタル酸水素カリウム 2.1254g、無水炭酸ナトリウム 4.4085g、重炭酸ナトリウム 3.5000g をビーカーに入れ、純水を加えて溶かし、1000 mL メスフラスコに移し、純水で目盛りまで希釈してよく混ぜ、TOC 値 1000 mg/L の標準溶液を得ます。

リン酸溶液 (体積分率 10%)

高級純 H₃PO₄ 10 mL を量り、超純水で 100 mL に希釈します (1 か月有効)。

Experimental conditions

実験方法と実験データ

標準曲線の描画

標準溶液に基づいて、総炭素濃度が 0.0、4.0、10.0、20.0、40.0 mg/L、無機炭素濃度が 0.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/L の異なる濃度の混合標準溶液シリーズを調製しました。標準曲線を描画するために、異なる濃度の溶液を同じ量注入しました。炭素の質量を水平座標、積分面積信号を垂直座標として、二次関数フィッティングにより次の曲線方程式が得られました:

TC 曲線方程式: Y = -5024648.3X² + 324998.2X + 1.4、相関係数 R = 1.0000

TIC 曲線方程式: Y = -5995021.6X² + 334757.0X + 6.4、相関係数 R = 0.9998

品質管理

総炭素濃度 20.0 mg/L、無機炭素濃度 10.0 mg/L の混合標準溶液を調製し、標準曲線を逆検証しました。逆テスト結果を計算すると、TOC の相対標準偏差 (RSD) は 0.88%、指示誤差は 3.00% で、いずれも標準要件を満たしていました。

サンプル前処理

サンプルの塩分含有量情報によると、「サンプル1」、「サンプル2」、「サンプル3」、「サンプル4」の塩分含有量は約15％、「サンプル5」と「サンプル6」の塩分含有量は約26％です。テストの精度を確保し、高塩分サンプルによるテスト結果への干渉を減らし、機器消耗品の損失を減らすために、注入テストの前に超純水を使用して「サンプル1」から「サンプル4」を20倍に希釈し、「サンプル5」と「サンプル6」をテスト前に50倍に希釈します。

サンプルテスト結果

6つの希釈サンプルの試験結果を分析したところ、すべてのサンプルの無機炭素含有量が低く、総炭素に占める割合も小さいことがわかりました。この特徴に基づいて、減算法を使用して試験を行うことで、データの正確性を効果的に確保でき、このようなサンプルの分析に適しています。

サンプルテストの結果を以下に示します。

注: 上記の表のテスト結果はすべて変換されたテストデータです。

分析と要約

この実験では、塩分濃度の高いサンプルを適切に希釈して、テスト前に塩分濃度を下げました。実験結果によると、WTOC2000全有機炭素分析装置は塩分濃度の高い水サンプルを効果的にテストでき、テスト結果は良好です。この方法の再現性と指示誤差は関連規格の要件を満たしており、この機器が高塩分サンプルの分析に適していることを証明しています。