总有机碳测定
一、定义
1、TC -- total carbon总碳：总碳指样品中所有的碳。包括：无机碳、有机碳和挥发性碳。
2、TIC – total inorganic carbon：总无机碳是指样品中被酸化后可转变为CO2的碳。总无机碳包括：溶解的CO2、HCO3-和CO3=。
3、TOC –total organic carbon 总有机碳：总有机碳指样品中有机物所含的碳，这部分碳在无机碳被除去后，可被氧化成CO2。然而水样中的TOC应包括存在于易挥发物质中碳，大多数实验室报道，他们在分析样品中的TOC之前，易挥发物质已先被除去。一种被广为接受的过硫酸盐氧化法是在氧化有机碳之前，先酸化并吹洗样品以除去无机碳。而在吹洗的同时，易挥发有机物质亦在氧化前被除去，尽管如此分析结果仍被普遍接受为TOC值。易挥发有机物质的含碳量可通过TC-TIC的差减法测得。
4、试剂空白 – 试剂空白是在没有加入样品或标准品时，检测器对试剂的响应。这些响应是由溶剂、气体、消解容器或管道中碳污染引起的。
5、标准 – 可以是已知碳含量的任何样品。
6、水空白 – 水空白是指检测器对水（只要用来配制试剂）的响应。
二、2005年版《中国药典》附录 Ⅷ R 制药用水中总有机碳测定法
本法是用于检查制药用水中有机碳总量进而间接控制其有机物含量的一种测定方法。
制药用水中有机物质一般来自于水源、供水系统（包括净化、贮存和输送系统）以及水系统中菌膜的生长。总有机碳可反映制药用水中有机物质的含量。
通常采用蔗糖作为易氧化的有机物，1，4-对苯醌作为难氧化的有机物，按规定配制其标准溶液，在总有机碳测定仪上分别测定相应的响应值，以考察仪器的氧化能力和系统的适用性。
1010TOC操作原理
通过样品酸化时释放的二氧化碳可以检测TIC，溶液中的二氧化碳被吹出，然后由非散射性红外检测器检测二氧化碳的量，二氧化碳的量按一定比例对应着含无机碳的量。当样品被
酸化，TIC被吹出后，过硫酸盐被加入。过硫酸盐与样品中的有机碳在100ºC下迅速反应，形成二氧化碳，此二氧化碳被吹出，由非散射性红外检测器检测，检测出的二氧化碳量按一定比例对应着含有机碳的量。
总碳（TC）是通过完全氧化样品中碳（有机碳和无机碳），并检测释放的CO2 量。先向样品加入酸和过硫酸钠，然后经过一定的反应时间，使所有的碳转化为CO2。反应结束后，溶液中的CO2被吹出，并经检测器检测。检测出的CO2 量相当于TIC+POC+NPOC，如果样品在分析前经过预酸化或喷射，检测的结果则相当于溶解有机碳（例如不可吹出有机碳）。
非散射性红外检测器：红外气体检测器测量气体浓度的原理是基于： 每种气体在红外区域都有独特的吸收光谱。红外检测器包括一个红外光源，一个光栅斩波器，一个测量池
总有机碳测定方法的原理是将水中有机物质分子完全氧化为二氧化碳（CO2），检测所产生的二氧化碳的量，然后计算出水中有机碳的浓度。制药用水中存在无机碳和有机碳两种形式的碳，因此测定总有机碳的方法通常有两种。一种是从所测得的总碳（无机碳和有机碳）中减去所测得的无机碳；另一种则是在氧化过程前事先除去无机碳。
由于有机物的污染和二氧化碳的吸收都会影响测定结果的真实性。所以，测定的各个环节都应注意避免污染。
干扰
方法干扰
碳是到处存在于自然界中的，所以试剂、水、和玻璃器件不能完全排除存在碳。方法干扰（正偏差）可以由气体、稀释水、试剂、玻璃器件或样品处理硬件（例如均质器）引起。这些材料必须通过分析试剂空白来证明其在分析条件下不会产生干扰。使用高纯度或经过纯化的试剂和气体可以使干扰变得最小。
校正干扰
对于大多数的TOC设备，必须考虑校正用来配制标准品的稀释水TOC。非CO2气体的干扰：红外检测器对CO2敏感，可完全排除其他气体的干扰。
取样过程的干扰：为获得最准确的分析结果，取样容器必须不含有机碳。塑料容器会将有
机碳渗入水样，特别是当它们是新的时候，或是分析低浓度样品（小于200ppbC）时。所有的新瓶在使用前，最好注入干净的水放置几天，或在水中煮沸几小时。耐热玻璃瓶在第一次使用前，最好洗净并在400°C下烘干。样品的TIC和POC会因为暴露在大气中而受到影响，50ppbC以下的TOC也会受到影响。因此在这种情况下，取样瓶应尽可能保持密闭，而自动进样瓶可配穿刺隔膜。
取样时应采用密闭容器，容器顶空应尽量小。取样后，应立即测试。所使用的玻璃器皿必须严格清除有机残留物，并必须用总有机碳检查用水做最后漂洗。
1．对仪器的一般要求
所用仪器应经校正，并按规定的方法采用标准溶液定期对仪器的适用性进行试验。要求其最低碳检出限为每升0.05mg或更低。
2．总有机碳检查用水
应采用每升含总有机碳低于0.10mg，电导率低于1.0μS/cm（25℃）的高纯水。所用总有机碳检查用水与配制对照品溶液及系统适用性试验溶液用水应是同一容器所盛之水。
3．对照品溶液
蔗糖对照品溶液 除另有规定外，取105℃干燥至恒重的蔗糖对照品适量，精密称定，加总有机碳检查用水溶解并稀释制成每升中约含1.20mg的溶液（每升含碳0.50mg）。
1，4-对苯醌对照品溶液 除另有规定外，取1，4-对苯醌对照品适量，精密称定，加总有机碳检查用水溶解并稀释制成每升中约含0.75mg的溶液（每升含碳0.50mg）。
4．系统适用性试验
取总有机碳检查用水，易氧化蔗糖对照品溶液和难氧化1，4-对苯醌对照品溶液分别进样依次记录仪器总有机碳响应值。按下式计算，仪器的响应效率应为85%～115%。
式中为总有机碳检查用水的空白响应值；
为蔗糖对照品溶液的响应值；
为1，4-对苯醌对照品溶液的响应值。
5．测定法
取供试制药用水适量，按仪器规定方法测试。记录仪器的响应值， 除另有规定外，供试制药用水的响应值应不超过0.50mg/L（500ppb）。
此方法也可用于预先经校正、标化及系统适用性试验的在线仪器操作。这种在线测定的水的质量取决于仪器放置在水系统中的位置。应注意仪器安放的位置必须能真实反映所用水的质量。
三、试剂
试剂水：含TOC小于100ppbC蒸馏水或去离子水。
过硫酸钠：过硫酸钠的最佳浓度视待测碳浓度而定，如下表
碳范围 | 过硫酸钠浓度 |
0-50ugC | 100g/L |
0-100 ugC | 200g/L |
| |
注意：也可通过改变加入的过硫酸钠体积的方式来达到同样的目的。
在试剂水中溶解100或200 g的过硫酸钠，用试剂水稀释至1升。需要搅拌，但不可加热。配制好的试剂有效期大约为3周。过硫酸钠和试剂可向O。I ANALYTICAL购买。
磷酸（5% V/V）：加59ml分析试剂级的85%的磷酸至试剂水中，用试剂水稀释至1升。磷酸和试剂可向O。I ANALYTICAL购买。
邻苯二甲酸氢钾（KHP）原液（1000ppmC）：加2.125g KHP（事先在110°C干燥至恒重）至1000ml容量瓶中，用试剂水稀释至体积。以此原液可制备低浓度的标准。此溶液有效期大约为3周，KHP原液可向O。I ANALYTICAL购买。
碳酸钠原液（1000ppmC）：加8.826g 碳酸钠（事先在110°C干燥至恒重）至1000ml容量瓶中，用试剂水稀释至体积。以此原液可制备低浓度的标准。此溶液有效期大约为3周，碳酸钠原液可向O。I ANALYTICAL购买。
其它的标准品
其它一些标准品也可用来校正1010总有机碳分析仪。
标准品 美国药典（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
仪器状态
1010总有机碳分析仪有以下一些状态：
待机
进样
TIC反应
TIC检测
TOC反应
TOC检测
TC反应
TC检测
排空
冲洗
进样
进样可以通过注射器或进样环管进行。进样环管提供了进样体积的高度一致性，而注射器进样允许进样体积以微升计，可以分析特别高浓度的样品。
多重环管（双环管）采用两个体积完全相等的进样环。这对环管可以是1ml、5 ml、10 ml或25 ml。当进样体积是环管体积的倍数时，第一个环管会被充满，然后样品阀转动，将环管中的样品注入消解器中，同时第二个环管被注入样品，然后样品阀再次转动，将环管中的样品注入消解器中，同时第一个环管会被再次充满。这些步骤会连续进行，直到进样体
积达到。
TIC反应
进样完成后，仪器会对消解器加入一定量的酸试剂。TIC会转化为CO2，积聚在消解器内。
TIC检测
经过预设的反应时间后，消解器会与检测器接通，一股气流会吹洗由无机碳转化而成的CO2。CO2被吹入非散射性红外检测器（NDIR），并在检测器中进行检测。NDIR会直接显示出测得的CO2量。
TOC反应
仪器停止向消解器中吹洗，加入一定量的过硫酸钠试剂。同时，温度上升至100°C，过硫酸钠与样品中的有机碳反应，生成CO2。此CO2积聚在消解器内。
TOC检测
经过预设的反应时间后，消解器会与检测器接通，一股气流会吹洗由有机碳转化而成的CO2。CO2被吹入非散射性红外检测器（NDIR），并在检测器中进行检测。NDIR会直接显示出测得的CO2量。
TC反应
仪器向消解器中加入一定量的过硫酸钠和磷酸试剂。同时温度上升至100°C，TIC转化为CO2，而过硫酸钠与有机碳反应，生成CO2。这些CO2积聚在消解器内。
TC检测
经过预设的反应时间后，消解器会与检测器接通，一股气流会吹洗所有生成的CO2。CO2被吹入非散射性红外检测器（NDIR），并在检测器中进行检测。NDIR会直接显示出测得的CO2量。
排空步骤
消解器中的气流方向反转，反应后的样品被带出消解器，并排出。
冲洗步骤
在样品与样品之间或两次分析之间可编入冲洗程序。在排空完成后，冲洗水被泵入，通过样品进入的管线清洗与样品接触的部件。一旦冲洗完成，清洗水会被排空。
