کل کربن آلی TOC یا Total Organic Carbon شاخصي است که احتمال آلودگي آب به آلاينده هاي آلي مانند سموم را نشان می دهد. ميزان TOC در منابع آب نشان دهنده حضور ترکيبات آلي بوده و باعث استفاده برخي کشورها از اين شاخص براي ارزيابي کيفيت منابع آب خام و تجهیزات تصفيه آب شده است. از این شاخص اغلب برای اندازه گیری میزان کربن موجود در آب و همچنین برای سنجش تمیزی دستگاه های ساخت دارویی استفاده می شود. البته در زمینه های دیگر از جمله میزان کربن موجود در خاک در بخش زمین شناسی نیز استفاده می شود.
TOC یا کربن آلی چیست؟
استفاده از آب در بخش های مختلف صنعتی، نیمه صنعتی و مجتمع های مسکونی، به مرور زمان باعث می شود تا این آب ها با مواد آلی و غیر آلی مختلفی آلوده شوند. یکی از آلاینده های بسیار مضر که در منابع آبی و فاضلاب ها یافت می شود، کربن آلی یا TOC می باشد. TOC یا Total Organic Carbon به مجموع کربن آلی موجود در آب یا پساب گفته می شود که به صورت محلول و معلق در آب می باشد.
کل کربن آلی یا TOC در واقع مقدار کل کربن آلی موجود در یک نمونه آب را نشان می‌دهد. سطح TOC بالا در یک نمونه وجود آلودگی باکتریایی و مواد بیولوژیکی تجزیه شده در آب را نشان می دهد. واحد اندازه‌گیری کل کربن آلی (TOC)، ppb یا ppm می باشد. TOC آب با خلوص بالا باید در محدوده 1 تا 5 ppb باشد.
در حالت کلی، کربن های موجود در آب را می توان به دو گروه معدنی و آلی تقسیم بندی کرد. در فرآیند تصفیه آب صنایع دارویی، نساجی و غیره هدف این است تا نوع آلی این کربن ها را تا حد استاندارد کاهش دهیم.
کربن آلی یا TOC بر روی آب و فاضلاب چه تاثیراتی می گذارد؟
هر یک از مواد آلاینده موجود در منابع آبی، علاوه بر اثراتی که بر ظاهر و طعم و بوی آب می گذارند، قادر هستند تا مشکلات جانبی دیگری را نیز به وجود آورند. افزایش بیش از حد کربن آلی محلول و معلق در آب موجب می شود تا به مرور زمان اکسیژن موجود در آب تا مقدار زیادی کاهش پیدا کند. کاهش اکسیژن محلول در آب موجب از بین رفتن آبزیان و میکروارگانیسم های هوازی خواهد شد که می توانند در روند تصفیه بیولوژیکی چالش های زیادی را به ایجاد کنند.
افزایش BOD یا اکسیژن خواهی بیولوژیکی آب که به شدت بر تصفیه بیولوژیکی تاثیرگذار است، با افزایش TOC رشد پیدا می کند. در تمام پساب ها و فاضلاب های صنعتی و نیمه صنعتی و غیره کوشش میشود تا BOD کاهش پیدا کند. به همین علت لازم است میزان کربن آلی در آب کاسته شود تا در نهایت منجر به کم شدن BOD گردد.
بیشتر بخوانید: پکیج تصفیه فاضلاب چیست؟
مزیت شاخص کربن آلی TOC نسبت به BOD و COD به عنوان شاخص آلودگی چیست؟
آزمایش TOC در مدت زمان بسیار کوتاه می تواند، میزان مواد آلی در آب را مشخص بکند. ولی برای اندازه گیری همین پارامتر به وسیله COD و BOD بسیار بیشتر طول می کشد. برای آزمایش COD، حداقل ۱ الی ۲ساعت در آزمایشی استاندارد و برای اندازه گیری BOD، حداقل ۵ روز در روش آزمایش استاندارد برای تعیین غلظت فاضلابها و بخصوص پساب های صنعتی استفاده می شود.
مبنای آزمایشی TOC، حرارت دادن نمونه و اکسیداسیون کربن آلی به گاز CO2 می باشد. اندازه گیری مقدار TOC محلول در این روش توسط دستگاههای خاصی به سرعت و در مدت چند دقیقه (یا حتی ثانیه) انجام می شود. بنابراین ابزار مناسبی برای کنترل کیفیت پسابهای خروجی از کارخانه ها می باشد.
روش های اندازه گیری TOC
روند اندازه گیری کل کربن آلی موجود در آب تنوع زیادی دارد و به روش های مختلف در آزمایشگاه ها روند سنجش این شاخص انجام می شود. در حالت کلی برای اندازه گیری TOC در مرحله اول نیاز است ابتدا کربن معدنی موجود در آب حذف شود تا در نهایت بتوانیم مقدار کربن آلی را اندازه گیری کنیم.
در تمام روش های اندازه گیری، ابتدا مواد آلی موجود در آب اکسید می شوند و در نهایت میزان کربن باقی مانده قابل سنجش خواهد بود. علاوه بر این، معرف های مخصوص TOC نیز وجود دارند که می توان در شرایط مختلف کربن آلی موجود در آب و همچنین صنایع دارویی را به وسیله آن ها اندازه گیری نمود. همچنین لازم به ذکر است که دستگاه های مخصوص برای سنجش این فاکتور نیز توسط برندهای مختلف ارائه شده اند که می توان از آن ها استفاده کرد.
روش های مختلفی برای سنجش و اندازه گیری TOC وجود دارد که شامل موارد زیر می باشد:
- حرارت دهی تا دمای بالا: حرارت دهی آب تا دمای بیش از 700 درجه سانتیگراد انجام می شود.
- به وسیله اشعه UV: با تابش اشعه UV فرآیند اکسایش صورت می گیرد.
- از طریق گرمایش شیمیایی: ترکیبی از حرارت دهی و مواد شیمیایی برای فرآیند اکسایش استفاده می شود.
- نور و مواد شیمیایی: علاوه بر مواد شیمیایی از تابش اشعه نیز استفاده می شود.
دستگاه اندازه گیری TOC چیست؟
دستگاه های آنالیز TOC به منظور اندازه گیری مقدار کربن آلی طراحی و ساخته می‌شوند. این تجهیزات، دی اکسید کربن تشکیل شده از اکسیداسیون را بررسی می‌کنند. اکسیداسیون از طریق احتراق کاتالیز شده صورت می‌گیرد و مقدار کربن دی اکسید تولید شده توسط دیتکتور اندازه گیری میشود.
اندازه گیری TOC در آب با آنالیزور TOC
در آنالیزر TOC مدرن، آشکارسازی و اندازه گیری (CO2) با آشکارساز های (دتکتور) رسانندگی یا فروسرخ ناپاشیده (NDIR) انجام می گیرد.
- آشکارساز های رسانندگی: اختلاف رسانندگی نمونه قبل و بعد از اکسایش مواد آلی
- آشکارسازی (NDIR): میزان جذب نور فروسرخ (با طول موج حدود 4.26 mm) توسط (CO2)
آنالیزر TOC مدرن قادر است در مدت زمان کم (حدودا 5 الی 10 دقیقه) غلظت کربن آلی را با دقت کمتر از 1 ppb اندازه گیری کند.
کاربردهای استفاده از آنالیزور TOC
آنالیز TOC جهت تصفیه آب آشامیدنی، آب مورد استفاده در صنایع دارویی، آب مورد استفاده در صنایع تولید نیمه هادی، سنگ منشا پترولیوم در اکتشاف نفت و بررسی پسماند های آلی تولید شده در کارخانجات مورد کاربرد دارد.
منبع: آبسازه absaze.com
