مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش کل مواد آلی (TOC) و مواد آلی محلول (DOC) در آب و فاضلاب

۱. اهمیت پارامترها

• TOC (Total Organic Carbon): معرف کل کربن آلی موجود در نمونه (محلول و سوسپانسیون)

• DOC (Dissolved Organic Carbon): جزء محلول TOC پس از صاف‌سازی (معمولاً فیلتراسیون 0.45 µm)

۲. روش‌های انجام آزمون

• اکسیداسیون حرارتی-کاتالیتیکی (High‑Temperature Catalytic Oxidation):

  • نمونه به محفظه کوره (حدود 680–1 200 °C) تزریق می‌شود و کربن آلی توسط کاتالیزگر پلاتینیوم اکسیده به CO₂ تبدیل می‌شود.

  • CO₂ حاصل توسط اندکسیمتر NDIR (Non‑Dispersive Infrared) سنجیده می‌شود.

• اکسیداسیون شیمیایی با پرکلات (UV‑Persulfate Oxidation):

  • نمونه در مجاورت اشعه UV (185/254 nm) و اسید–پرسولفات (K₂S₂O₈ یا Na₂S₂O₈) اکسیده می‌شود.

  • CO₂ تولیدشده به‌وسیله NDIR یا TITRimetric اندازه‌گیری می‌شود.

• روش‌های مرجع آنلاین:

  • اندازه‌گیری مداوم با آنالایزرهای TOC Online در خطوط انتقال یا خروجی تصفیه

۳. دستگاه‌ها و تجهیزات

• آنالایزر TOC حرارتی–کاتالیتیکی (مانند Shimadzu TOC‑L, Analytik Jena multi N/C)

• آنالایزر TOC UV‑Persulfate (مانند Hach, Sievers)

• سیستم فیلتراسیون (سرنگ‌فیلتر 0.45 µm) برای جداسازی DOC

• منبع استاندارد CO₂ برای کالیبراسیون (نامحلول‌های استاندارد کربن آلی)

• دستگاه NDIR یا Titrator (برای روش پرکلات)

• پی‌اچ‌متر و اسید/باز استاندارد (برای حذف کربن غیرآلی)

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods 5310 C: High‑Temperature Combustion TOC

• Standard Methods 5310 B: UV Persulfate Oxidation TOC

• ISO 5663 / ISO 8245: Determination of TOC in water

• EPA Method 415.1 / 9060: TOC by persulfate oxidation

• ASTM D 5175: Carbon analyzer method for DOC

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

• حذف کربن غیرآلی (IC): قبل از اندازه‌گیری، نمونه را با اسید (HCl) تا pH~2 و هوادهی یا گاز نیتروژن purge کنید.

• فیلتراسیون برای DOC: نمونه را ظرف 24 h پس از برداشت با فیلتر 0.45 µm صاف کنید و فرایند TOC را بر فاز عبوری انجام دهید.

• کالیبراسیون:

  • حداقل روزانه با محلول‌های استاندارد کربن حل‌شده (0, 5, 10, 20 mg C/L)

  • بررسی خطی بودن منحنی پاسخ

• نگهداری نمونه:

  • در دمای 4 °C (یخچال) و حداکثر تا 48 h؛ از تابش مستقیم نور و آلودگی جلوگیری شود

• حجم نمونه: معمولاً 10–100 µL تزریق مستقیم (دستگاه حرارتی) یا 50–100 mL برای روش پرکلات

• کنترل کیفیت:

  • اجرای بلاک (آب مقطر) به‌عنوان blank

  • نمونه‌ مرجع (spike recovery) برای ارزیابی صحت

  • نمونه‌های موازی (duplicate) برای دقت

• تأثیر ماتریس:

  • محلول‌های خیلی شور یا حاوی مواد معلق فراوان ممکن است نیازمند رقت یا پیش‌تصفیه ویژه باشند

  • برای فاضلاب‌های صنعتی با بار آلی سنگین، ممکن است اکسیداسیون کامل نیاز به زمان یا دوز بالاتر پرکلات داشته باشد

خلاصه:
اندازه‌گیری TOC/DOC را می‌توان با اکسیداسیون حرارتی–کاتالیتیکی یا UV‑Persulfate مطابق Standard Methods 5310 و ISO 8245 انجام داد. کلیدی‌ترین نکات «حذف کربن غیرآلی، فیلتراسیون برای DOC، کالیبراسیون منظم، نگهداری صحیح نمونه و کنترل کیفیت (blank, spike, duplicate)» هستند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شاخص های شیمیایی زیستی آب
·BOD  یا اکسیژن خواهی بیولوژیکی (Biological Oxygen Demand)

برای نشان دادن میزان تجزیه شدن آلاینده ها توسط باکتری های هوازی از این شاخص استفاده می کنند. واحد آن میلی گرم بر لیتر یا PPm   است.بعضی از باکتری ها  با مصرف اکسیژن مواد آلی موجود در آب را تجزیه کرده و آنها را به دیگر عناصر مثل   تبدیل می کنند.

برای بدست آوردن مقدار BOD از دستگاهی به نام انکوباتور که قادر است دمای سیستم را ثابت نگه دارد، استفاده می کنند. به این صورت که حجم معینی از فاضلاب رقیق (ml300) را در یک بطری سرپوش دار می ریزند. باکتری های موجود در بطری اکسیژن را مصرف می کنند که باعث کاهش فشار در دستگاه می شود. با اندازه گیری افت فشار مقدار مصرف اکسیژن اندازه گرفته می شود و همچنین غلظت مواد آلی نیز اندازه گیری می شود. نمونه باید پنج روز در دستگاه انکوباتور باشد طی این پنج روز نباید کمبود اکسیژن داشته باشد به همین منظور هر 12 ساعت یک بار در معرض هوای تازه قرار  می گیرد. هر دستگاه دارای ضریبی است که افت فشار را به BOD تبدیل می کند. به عبارت دیگر BOD  که طی 5 روز بدست می آید به آن   می گویند.لازم به ذکر است برای فاضلاب غیرخانگی لازم است باکتری به آن افزوده شود و همچنین برای جذب دی اکسید کربن تولیدشده از حبه های سود سوزآور استفاده می کنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدار کل کربن آلی را به ما نشان می‌دهد. بنابراین شاخص بسیار خوبی برای تخمین مواد آلی می‌باشد اما آزمایش TOC به ما نشان نمی‌دهد که چه مقدار از این کربن آلی قابل تجزیه است و یا چه مقدار اکسیژن برای تجزیه آن مصرف می‌شود. این آزمایش به زمان 5 تا 10 دقیقه نیاز دارد تا کامل شود. TOC یک روش احتراق دستگاهی است که در آن مواد آلی در دمای 1000 درجه‌ی سلسیوس به CO2 تبخیر می‌شوند. از ویژگیهای این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• این روش محتوای کربن را اندازه می‌گیرد، اما اکسیژن معادل با مواد آلی را نشان نمی‌دهد.

• این آزمایش سریع است و به نمونه‌ی بسیار کمی‌(کمتر از 1 میلیلیتر) نیاز دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

امروزه با توجه به رشد روز افزون جمعيت جهان و در نتيجه گسترش شهرها و توسعه فعاليت هاي صنعتي و کشاورزي، آلودگي منابع تامين کننده آب شهرهاي بزرگ، مواد شيميايي گوناگون و احتمالاً خطرناک مشاهده شده است که بخش عمده آن را ترکيبات آلي تشکيل مي دهند.

حضور ترکيبات آلي در آب آشاميدني، فاکتور مهمي در ميزان کيفيت آن است. يکي از مهمترين دلايل ذکر شده براي حذف ترکيبات آلي از آب شرب، نقش آنها به عنوان پيش ساز تشکيل فرآورده هاي جانبي خطرناک بعد از گند زدايي است. بخش عمده اي از مواد آلي موجود در منابع آب را مواد طبيعي تشکيل مي دهند.

مواد آلي طبيعي (NOMs) که از منابع طبيعي و مصنوعي، وارد آب مي شوند به علت ويژگي هاي خاص از جمله بو و مزه نامطبوع، واکنش کلر و تشکيل فرآورده هاي فرعي گندزدايي

(DBPs)که اغلب سرطان زا مي باشند و عدم امکان حذف کامل در تصفيه متداول از اهميت ويژه اي برخوردارند.

NOM را به دو جزء اصلي هيدروفيليک(آبدوست) مانند مواد غير هيوميکي و هيدروفوبيک(آب گريز) مانند مواد هيوميکي تقسيم مي نمايند. جزء آبدوست نسبت به جزء آب گريز پتانسيل بالاتري در تشکيل هالو استيک اسيدها(HAAs) دارند. اما جزء آب گريز پتانسيل بالاتري در تشکيل تري هالو متان ها(THMs) دارند. ترکيب NOMs  در آب ها با تغيير فصول در طي سال متفاوت بوده و بر عملکرد فرآيندهاي تصفيه و در نهايت بر واحد گندزدايي و تشکيل DBPs تاثير مي گذارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب