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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

瀏覽次數:3650 發布日期:2021-4-8  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
確定用于清洗驗證和純化水應用的最佳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,提供最簡單和最緊湊的設計應用。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眾所周知的因素,它會導致有機物的不完全氧化,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,會產生獨特的吸收光譜,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 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. The Conductivity of Low Concentrations of CO2 Dissolved in Ultrapure Water From 0-100 °C; Paper presented at the 209th American Chemical Society National Meeting, Anaheim, CA, April 2-6, 1995. [Online] http://www.gatewayequipment.com/cond_CO2.pdf (accessed Sept 28, 2017).
2. Wallace, B.; Stevens, R. Evaluating Oxidation and Detection Technologies, Pharmaceutical Formulation. March/April 2004, 76 – 77.
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