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在清潔驗證和水純化應用中TOC分析儀所用分析檢測器的比較

　更新時間：2021-04-08　點擊量：1352
 

    確定用于清洗驗證和純化水應用合適的TOC分析儀，通常會有兩種常用檢測技術的比較:，NDIR檢測和膜電導率。本研究中，在藥物的應用上，通過使用幾種不同的基質和分析物，分析比較這兩種分析檢測技術。

 

背景

 

 

電導率

 
TOC分析儀采用直接的電導率檢測器，提供簡單和緊湊的設計應用。電導率法(包括直接電導法和膜電導法)測量樣品氧化前后的電導率。結果的差異測量歸因于樣品的TOC含量。在樣品氧化階段，形成二氧化碳(CO2)和其他氣體，溶解的二氧化碳形成一種弱酸，從而改變原始樣品的電導率，它與TOC的含量成一定比例。該技術的成功依賴于樣品基體中只存在二氧化碳的假設，如果樣品中存在其他化學物質，它們單獨的氧化產物可能對實際TOC值產生正干擾或負干擾，從而導致相應的分析誤差。此外，超過50 ppmC的測量值與樣品的TOC并不是均勻成比例的，因此無法實現。最后，電導率補償誤差與溫度和pH值有關，這也是非常重要的。

 

 

膜電導率

 
另一種利用電導率提高TOC分析準確性的方法是使用疏水氣體滲透膜。這些膜可以讓溶解的二氧化碳氣體有更大的“選擇性”通過，到達用于電導率分析的“零級”水。雖然這種方法解決了某些問題，但膜往往有其自身的局限性。潛在的問題通常包括堵塞、真正的選擇性、微泄漏、流動問題、死點和微生物生長(堵塞)。最令人擔憂的是，在關鍵應用中，膜容易發生二次化學反應，導致“假陰性”，這種情況比“假陽性”嚴重得多。因為假陰性可能導致符合清潔驗證標準的錯誤結論，它們是消費者最大的安全問題。
其他的擔憂包括一旦發生超負荷的條件，超過儀器的范圍，膜法無法恢復他們的操作性能，恢復通常需要數小時才能恢復到可靠的服務和重新校準。pH值的微小變化也是導致不準確的一個*的因素，它會導致有機物的不*氧化，從而干擾CO2檢測。

 

 

NDIR檢測器

 
NDIR探測器使用紅外(IR)能量來檢測二氧化碳的存在。當含有二氧化碳的樣品氣體充滿樣品室時，紅外光束通過樣品室傳輸。通過位于檢測器內質量流量傳感器連接的前后加壓的池子，光學濾光片只允許預定波長的光從紅外源到達探測器單元，當紅外能量穿過二氧化碳氣體時，會產生*的吸收光譜，使二氧化碳有別于其他氣體，為了校準通過樣品室的紅外光并提高光學效率，光源被一個特別的金質內襯的拋物面反射器組件包裹。
流向檢測池的氣體的任何變化都會單獨改變每個池內的壓力。這種壓力差由質量流量傳感器檢測，然后發出與流量大小成比例的電信號。當這種情況發生時，儀表監測器在與發出的電信號對應的圖形上顯示一個單點(通常以毫伏[mV]為單位)。這個點表示檢測器內的二氧化碳在特定時刻的量。隨著時間的推移，測量紅外光的吸附量，樣品氣體流經檢測器時，檢測器內的二氧化碳量會增加或減少。集合在一起后發現，繪制的點與傳統的流通池鐘形曲線有關。二氧化碳樣品的結果是通過曲線下面積的數學積分計算出來的。NDIR檢測技術為TOC分析中CO2的檢測提供了一種更實用、無干擾的方法。通過測量氣相中的二氧化碳，消除了殘留在樣品中的其他化合物的干擾效應。

 

Figure 1 在0.8% NaCl條件下，隨著TOC濃度的增加，兩臺分別采用膜電導率和NDIR檢測技術的TOC分析儀的比較。在分析之前，每個分析儀都根據其制造規格進行校準

 

Figure 2利用膜電導率與NDIR檢測技術對比藥物化合物的回收率

 

Figure 3 隨著水樣中疊氮化物量的增加，TOC分析檢測器的比較

 

Figure 4 隨著水樣中硝酸鹽量的增加，TOC分析檢測器的比較

 

 

結論

 

                               

 
對比圖1中0.8%氯化鈉濃度下的鹵水樣品，可以看出NDIR檢測的優越性。NDIR檢測器遠遠超過膜電導率檢測分析鹽水的能力。圖2顯示，難以氧化的藥物化合物 (由于它們復雜的分子結構和不同的氮、硫和碳含量) 的比較。如所示，與NDIR檢測器相比，膜電導率檢測器不能有效地回收這些化合物。圖3和圖4表明，隨著氮濃度的增加，樣品中的氮化學物質(及其各自的氧化產物) 對膜的電導率TOC回收率有負影響。相比膜電導率技術，NDIR檢測技術在所有的化合物分析以及廣泛的水樣品基質分析中，表現出優越的回收率和精度。

 

 

參考文獻

 

  • 1. Light, T.S.; Kingman, E.A.; Bevilacqua A.C. TheConductivity of Low Concentrations of CO2 Dissolved in Ultrapure Water From0-100 °C; Paper presented at the 209th American Chemical Society NationalMeeting, Anaheim, CA, April 2-6, 1995. 

  • 2. Wallace, B.;Stevens, R. Evaluating Oxidation and Detection Technologies, PharmaceuticalFormulation. March/April 2004, 76 – 77.