在测量不同水质时，“高度污染”一词是指具有高浓度物质的水体污染。水中的物质可以是高浓度盐或是高浓度颗粒，也可能是所有高浓度物质的混合。在TOC（总有机碳）分析中，已有几种氧化技术，但并非所有这些技术都会得出与其定义相一致的完整检测结果。

最初建立的用于废水TOC分析的两种测量原理都包含通过高温燃烧将所有含碳化合物转化成CO2，并继续在NDIR探测器的帮助下检测产生的CO2，该方法的主要差异在于应用的燃烧温度不同，通常在680~ 950℃下，“催化作用的燃烧”需要用到催化剂；而在比1200℃更高的温度时，这种“高温燃烧”就不再需要使用催化剂了。因此，1200℃的“高温燃烧法”自身在TOC测量方法中具有一定优势。

在线TOC分析的样品制备

任何样品的变更都可以导致与实际TOC分析的偏差。但是，没有必要为此分析样品流中的每种物质。因此，虽然从技术层面而言，可以为在线TOC分析而制备含有TOC的碳材料，但对于测量而言材料的大小通常并不重要。不过，在TOC分析中，目的是为了尽可能完整地记录样品中的有机碳的微粒部分。过滤方法的使用通常会引起对样品的不当修正及增加维护工作。

图1 FlowSampler采样器。

正在审理的LAR公司样品准备技术专利，经过多年的应用证实了它的价值。市场上的知名产品FlowSampler采样器（如图1）代表了一种将尽可能完整的样品与维护工作相结合的理想状态。被检测样品以5~10m3/h 的流速通过管路（直径28mm）。之后，仪器在泵的作用下经由灵活安装的样品管从样品流中采样。由于流速较快，大而重的颗粒（类似沙的颗粒）会直接通过样品管。可以根据应用决定是否在FlowSampler和分析仪器之间使用均质器。多年的经验表明，FlowSampler样品与随机抽取样品的TOC含量有98%的相关性，而维护几乎为零。相同的结果无论如何也不可能经由过滤器、滤网或旋转筛取样来取样得到。

TOC分析的国际标准（DIN及ASTM）表明，最好的注入方法是通过抽取含有颗粒水样的合适的针筒将其注射入内。虽然这对在线仪器的内部操作增加了技术难度，却能够达到非常准确可靠的测试结果。为此，均质化过的水样必须经过样品仓，该样品仓可以使样品保持均质状态。样品由水平和垂直方向灵活摆动的针管带出样品仓，然后注射进入高温燃烧反应器。每次测量完成后都需要清洗针管。

样品的注射

由于TOC分析法需要整个载气仓（包括反应器）完全密封（与外界空气隔离），所以在线模式不要求可渗透隔膜频繁更换的解决方案。但即使最好的材料也在不可渗透性方面具有局限性，特别是在使用根据TOC标准制定的直径0.8mm的针管时，局限性更为明显。解决方法是加入一个锁闭或锁阀。在LAR的专利解决方案中，第一步是针头进入到O形封中。该部分为气塞密封的“第一道门”。随后，“第二道门”的转动阀被电机打开，针管由此进入反应器，从而将样品注入反应器。注射结束后，针管被抽回到阀的关闭程度。只有在反应器再次闭合时，针管才可以从O形封处抽出。这样，就实现了对于在线测量非常重要的注射系统的持久性。

反应器操作

为保证反应器中的样品所含物质的污染减至最低，每小时进入反应器的样品就需要尽可能的少。这就要求单次注射，且每次只有少量样品。最低1200℃的高温反应器除了消除对干扰敏感催化剂的影响外，还有许多其他好处，如反应器的垂直安装，合适的几何形状，以陶瓷作为反应器材料和充足的载气流提高了反应器性能以及减少了维护工作等。

反应器的特点：

在整个反应器内，温度极高，从而不会产生“局部冷却”和记忆效应；

水的汽化和有机化合物的燃烧速度极快，则可减少实际所需测量时间，获得更高的测试效率；

水中的盐类通常不会留在反应器内。由于反应器内的高温高于大多数水中盐类的熔点，盐以液态形式缓慢地通过反应器。在爆炸汽化和燃烧时，盐类被转化成微小的悬浮颗粒，被载气流带出反应器。当然，所有这些盐必须从载气流中过滤出来以避免对NDIR探测器的影响。

因此，即使当盐的浓度高达大约12%（对应于120g/L盐）时，测试频率为每15min一次，检测纯净/未稀释的水样，在真实工业应用中反应器的实际寿命也可达到一年以上。这样的反应器直到现在仍然在运行。即使在最高的浓度（也就是峰值>50000mg/L）时，记忆效应也不会显现。

CO2检测器

由于该系统具有整个流程最优化的特点，即使在最高盐浓度时，水样也无需被稀释，因此就无需要求NDIR检测器具有很高的灵敏度。在线监测时，通常已经知道浓度范围和测量范围，这也降低了对NDIR的要求。这样，根据应用场合，就可以使用成本更低，功能更强，性能更稳定的NDIR检测器。

小结

对于高度污染的工业废水的TOC检测，具有免过滤样品制备性能的分析仪器成为市场趋势。它们以免催化剂的高温燃烧法（最低1200℃）及通过将针管经由锁闭系统插入反应器的方式运转。这样，即使废水含有高浓度颗粒，这些颗粒也可被连续地监测到。同时，即使盐浓度极高（12g/L），该反应器的使用寿命也能够达到1年以上。