浅谈总有机碳TOC测试
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l 供水系统（净化、贮存、输送系统） l 水系统产生的微生物
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
1、监控纯化水PW和注射用水WFI的有机污 染（有机小分子和微生物）， 从而避免使 用有机物含量过高的纯水和注射用水
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
2、药典有关TOC的规定 l USP 24 chapter<643> l EP chapter 2.2.44 l FDA要求 l 2010版中国药典规定，注射用水必须检测
TOC，纯化水可以检测TOC或易氧化物。 l 用于清洁验证
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
3、TOC含量过高会造成：
l 水纯化系统效率降低 l 药品批次的污染 l 降低半导体的产率 l 损害电力和蒸汽系统
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
4、TOC对分析检测过程的影响
• 污染介质活性表面，促使微生物生长 • 扩散性或非扩散性效应，对产品产生化学性干扰 • 在纯化介质或分离介质中产生污染性淤积产生毒性 • 检测灵敏度降低，检测限上升，重现性差 • 空白基线值抬高
H2O + hn (185
nm, TiO2)
OH·+ H·
S2O82-+hn （185nm）
2SO4-· SO4-·+H2O HSO4-+ OH·
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
紫外氧化
优点
无试剂 无催化剂中毒 保养简单 适用于半导体工业
和USP制药用水
缺点
对较高浓度的TOC氧 化能力不足 (>2.5 ppm TOC)
五、制药用水TOC分析技术
l 进样
l 离线-台式TOC分析仪，将样品取至实验室分析 l 在线-在线TOC分析仪，直接安装在测试点，连续
监测
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
氧化技术
燃烧氧化 紫外氧化 紫外加过硫酸盐氧化 紫外加二氧化钛氧化
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
浅谈总有机碳TOC测试
2020/11/25
浅谈总有机碳TOC测试
主要内容
l 一、基本概念 l 二、TOC来源 l 三、为什么要检测TOC? l 四、TOC检测的发展历史 l 五、制药用水TOC分析技术 l 六、TOC在清洁验证中的应用
浅谈总有机碳TOC测试
一、TOC基本概念
英文名称：Total Organic Carbon 中文名称：总有机碳 是指溶液中的有机碳的总量； TOC=总碳 TC -无机碳 IC。
欧洲药典EP
1999年，EP2000规定： 对WFI必须进行TOC测试 对PW, TOC和OST可选做一
项
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
日本药典（JP）
l 1991年，规定利用超滤 方法生产的注射用水必须 测定TOC。
中国药典（ChP）
2005年，增加了TOC检测 项目（试行）
2010年，制药用水TOC检 测正式引入正文，WFI必 须检测TOC，PW可选 TOC和OST中的一项。
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
含以下有机物的水样仍能通过OST测试
l 氯甲烷
5000ppm
l 甲醇
2500ppm
l 邻苯二氢钾
500ppm
l 葡萄糖
5ppm
l 蔗糖
2.5ppm
l 十二烷基苯磺酸钠 1ppm
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
l 20世纪30年代，TOC开始用于检测水质，但过程 复杂并需要很长的检测时间。主要应用于环境领 域，用来代替COD（化学需氧量）和BOD（生物 需氧量）的测定。
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
TOC检测的基本原理
有机物 氧化
CO2 测定
第一步
第二步
均需把待测水样中的有机分子完全氧化成二氧化
碳，然后测出其含量，以碳浓度的方式表示出来。
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
l 进样 l 氧化技术 l CO2检测技术 l 结果输出
浅谈总有机碳TOC测试
对颗粒物氧化会不完 全
需更换灯管
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
Βιβλιοθήκη Baidu外线加二氧化钛氧化 优点
缺点
无试剂 无催化剂中毒 保养简单
适用于半导体工业 和USP制药用水
对较高浓度的TOC氧 化能力不足 (>5 ppm TOC)
对颗粒物氧化会不完 全
优点
缺点
氧化效率高 能氧化颗粒 可测极限高
催化剂会中毒﹐必须替换 必须使用试剂﹑载气和酸 空白污染 不可测低TOC的样品
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
紫外氧化
紫外氧化 ＋二氧化钛
紫外氧化 ＋过硫酸盐
H2O+hn（185nm）
OH·+ H·
OH·+有机物
CO2+H2O
检测方法
差减法
TOC=TC－IC 即测出总碳与无机 碳，总有机碳就是 二者的差值
直接法
TOC=POC+NPOC 即测出样品中易气 洗有机碳（POC） 与难气洗有机碳 （NPOC）
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
燃烧氧化
高温炉丝 空气/O2+ 铂 (Pt) 催化剂﹐在 680-
950 oC
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
5、TOC法明显优于易氧化物（OST）法
TOC法： 准确、简单；
可自动化；
为定量试验；
仪器经过校验后可测 出水样中准确的TOC 值。
OST法： 上上个世纪建立的；
测试结果的判断受主 观影响较大；
为定性试验；
对某些有机物有效， 对某些有机物无效。
l 20世纪90年代，欧美日各国已开始将TOC法列入 药典。
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
美国药典USP
l 1996年，USP23首先建议对 PW、WFI进行检测，TOC 和OST可选一项。
l 1998年，USP23第八增补版 正式用TOC取代OST。
l 2000年，USP24规定PW、 WFI必须进行TOC测试。
单位：ppm=mg/L
ppb=ug/L
IC = CO2 (水溶液) + HCO3- + CO32TC = TOC + IC
POC NPOC
浅谈总有机碳TOC测试
二、TOC的来源
l 水源
l - 自然界：动植物的腐烂 l - 工业排放：石化、造纸、有机试剂 l - 农业：杀虫剂、化肥 l - 家庭：清洁剂、人畜排泄物等
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
1、监控纯化水PW和注射用水WFI的有机污 染（有机小分子和微生物）， 从而避免使 用有机物含量过高的纯水和注射用水
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
2、药典有关TOC的规定 l USP 24 chapter<643> l EP chapter 2.2.44 l FDA要求 l 2010版中国药典规定，注射用水必须检测
TOC，纯化水可以检测TOC或易氧化物。 l 用于清洁验证
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
3、TOC含量过高会造成：
l 水纯化系统效率降低 l 药品批次的污染 l 降低半导体的产率 l 损害电力和蒸汽系统
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
4、TOC对分析检测过程的影响
• 污染介质活性表面，促使微生物生长 • 扩散性或非扩散性效应，对产品产生化学性干扰 • 在纯化介质或分离介质中产生污染性淤积产生毒性 • 检测灵敏度降低，检测限上升，重现性差 • 空白基线值抬高
H2O + hn (185
nm, TiO2)
OH·+ H·
S2O82-+hn （185nm）
2SO4-· SO4-·+H2O HSO4-+ OH·
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
紫外氧化
优点
无试剂 无催化剂中毒 保养简单 适用于半导体工业
和USP制药用水
缺点
对较高浓度的TOC氧 化能力不足 (>2.5 ppm TOC)
五、制药用水TOC分析技术
l 进样
l 离线-台式TOC分析仪，将样品取至实验室分析 l 在线-在线TOC分析仪，直接安装在测试点，连续
监测
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
氧化技术
燃烧氧化 紫外氧化 紫外加过硫酸盐氧化 紫外加二氧化钛氧化
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
浅谈总有机碳TOC测试
2020/11/25
浅谈总有机碳TOC测试
主要内容
l 一、基本概念 l 二、TOC来源 l 三、为什么要检测TOC? l 四、TOC检测的发展历史 l 五、制药用水TOC分析技术 l 六、TOC在清洁验证中的应用
浅谈总有机碳TOC测试
一、TOC基本概念
英文名称：Total Organic Carbon 中文名称：总有机碳 是指溶液中的有机碳的总量； TOC=总碳 TC -无机碳 IC。
欧洲药典EP
1999年，EP2000规定： 对WFI必须进行TOC测试 对PW, TOC和OST可选做一
项
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
日本药典（JP）
l 1991年，规定利用超滤 方法生产的注射用水必须 测定TOC。
中国药典（ChP）
2005年，增加了TOC检测 项目（试行）
2010年，制药用水TOC检 测正式引入正文，WFI必 须检测TOC，PW可选 TOC和OST中的一项。
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
含以下有机物的水样仍能通过OST测试
l 氯甲烷
5000ppm
l 甲醇
2500ppm
l 邻苯二氢钾
500ppm
l 葡萄糖
5ppm
l 蔗糖
2.5ppm
l 十二烷基苯磺酸钠 1ppm
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
l 20世纪30年代，TOC开始用于检测水质，但过程 复杂并需要很长的检测时间。主要应用于环境领 域，用来代替COD（化学需氧量）和BOD（生物 需氧量）的测定。
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
TOC检测的基本原理
有机物 氧化
CO2 测定
第一步
第二步
均需把待测水样中的有机分子完全氧化成二氧化
碳，然后测出其含量，以碳浓度的方式表示出来。
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
l 进样 l 氧化技术 l CO2检测技术 l 结果输出
浅谈总有机碳TOC测试
对颗粒物氧化会不完 全
需更换灯管
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
Βιβλιοθήκη Baidu外线加二氧化钛氧化 优点
缺点
无试剂 无催化剂中毒 保养简单
适用于半导体工业 和USP制药用水
对较高浓度的TOC氧 化能力不足 (>5 ppm TOC)
对颗粒物氧化会不完 全
优点
缺点
氧化效率高 能氧化颗粒 可测极限高
催化剂会中毒﹐必须替换 必须使用试剂﹑载气和酸 空白污染 不可测低TOC的样品
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
紫外氧化
紫外氧化 ＋二氧化钛
紫外氧化 ＋过硫酸盐
H2O+hn（185nm）
OH·+ H·
OH·+有机物
CO2+H2O
检测方法
差减法
TOC=TC－IC 即测出总碳与无机 碳，总有机碳就是 二者的差值
直接法
TOC=POC+NPOC 即测出样品中易气 洗有机碳（POC） 与难气洗有机碳 （NPOC）
浅谈总有机碳TOC测试
五、制药用水TOC分析技术
燃烧氧化
高温炉丝 空气/O2+ 铂 (Pt) 催化剂﹐在 680-
950 oC
浅谈总有机碳TOC测试
三、为什么要检测TOC?
5、TOC法明显优于易氧化物（OST）法
TOC法： 准确、简单；
可自动化；
为定量试验；
仪器经过校验后可测 出水样中准确的TOC 值。
OST法： 上上个世纪建立的；
测试结果的判断受主 观影响较大；
为定性试验；
对某些有机物有效， 对某些有机物无效。
l 20世纪90年代，欧美日各国已开始将TOC法列入 药典。
浅谈总有机碳TOC测试
四、TOC的发展历史
美国药典USP
l 1996年，USP23首先建议对 PW、WFI进行检测，TOC 和OST可选一项。
l 1998年，USP23第八增补版 正式用TOC取代OST。
l 2000年，USP24规定PW、 WFI必须进行TOC测试。
单位：ppm=mg/L
ppb=ug/L
IC = CO2 (水溶液) + HCO3- + CO32TC = TOC + IC
POC NPOC
浅谈总有机碳TOC测试
二、TOC的来源
l 水源
l - 自然界：动植物的腐烂 l - 工业排放：石化、造纸、有机试剂 l - 农业：杀虫剂、化肥 l - 家庭：清洁剂、人畜排泄物等