浅谈总有机碳TOC测试.ppt

浅谈总有机碳TOC测试,丽珠疫苗蔡佳如,主要内容,一、基本概念二、TOC来源三、为什么要检测TOC?四、TOC检测的发展历史五、制药用水TOC分析技术六、TOC在清洁验证中的应用,一、TOC基本概念,英文名称：TotalOrganicCarbon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。单位：ppm=mg/Lppb=ug/LIC=CO2(水溶液)+HCO3-+CO32-TC=TOC+ICPOCNPOC,二、TOC的来源,水源-自然界：动植物的腐烂-工业排放：石化、造纸、有机试剂-农业：杀虫剂、化肥-家庭：清洁剂、人畜排泄物等供水系统（净化、贮存、输送系统）水系统产生的微生物,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,2、药典有关TOC的规定,USP24chapterEPchapter2.2.44FDA要求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。用于清洁验证,三、为什么要检测TOC?,3、TOC含量过高会造成：,水纯化系统效率降低药品批次的污染降低半导体的产率损害电力和蒸汽系统,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,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。,三、为什么要检测TOC?,含以下有机物的水样仍能通过OST测试,氯甲烷5000ppm甲醇2500ppm邻苯二氢钾500ppm葡萄糖5ppm蔗糖2.5ppm十二烷基苯磺酸钠1ppm,三、为什么要检测TOC?,四、TOC的发展历史,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。20世纪90年代，欧美日各国已开始将TOC法列入药典。,美国药典USP1996年，USP23首先建议对PW、WFI进行检测，TOC和OST可选一项。1998年，USP23第八增补版正式用TOC取代OST。2000年，USP24规定PW、WFI必须进行TOC测试。,欧洲药典EP1999年，EP2000规定：对WFI必须进行TOC测试对PW,TOC和OST可选做一项,四、TOC的发展历史,日本药典（JP）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。,四、TOC的发展历史,TOC检测的基本原理,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。,五、制药用水TOC分析技术,进样氧化技术CO2检测技术结果输出,五、制药用水TOC分析技术,进样离线-台式TOC分析仪，将样品取至实验室分析在线-在线TOC分析仪，直接安装在测试点，连续监测,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,五、制药用水TOC分析技术,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680-950oC,优点氧化效率高能氧化颗粒可测极限高,缺点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,五、制药用水TOC分析技术,H2O+hn(185nm,TiO2)OH+H,H2O+hn（185nm）OH+HOH+有机物CO2+H2O,S2O82-+hn（185nm）2SO4-SO4-+H2OHSO4-+OH,紫外氧化,紫外氧化二氧化钛,紫外氧化过硫酸盐,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(2.5ppmTOC)对颗粒物氧化会不完全需更换灯管,五、制药用水TOC分析技术,紫外线加二氧化钛氧化,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(5ppmTOC)对颗粒物氧化会不完全需更换灯管,五、制药用水TOC分析技术,紫外线加过硫酸盐氧化,优点氧化效率提高无催化剂中毒保养简单适用于半导体工业和USP制药用水,缺点添加化学试剂对颗粒物氧化会不完全需更换灯管,五、制药用水TOC分析技术,CO2检测技术,五、制药用水TOC分析技术,非色散红外(NDIR)探测,CO2入气口,红外光源,CO2出气口,监测器,气室,五、制药用水TOC分析技术,非色散红外(NDIR)检测,优点已建立的技术选择性好可测试非去离子水中TOC对CO2的响应时间快可用于清洁验证和USP制药用水,缺点探测器漂移(校准频繁)体积大及预热时间长线性动力学范围有限,低浓度应用受限水的干扰(必须去除载气中的水份)必须去除溶液里的CO2(气吹法)使用高纯载气,五、制药用水TOC分析技术,实际的反应机理,直接电导率检测-紫外氧化生成干扰离子,H3PO3H+H2PO4-,有机物CO2+H2OH2CO3H+HCO3-,HClH+Cl-,HNO3H+NO3-,H2SO42H+SO42-,UV,R-ClR-NR-SR-P,五、制药用水TOC分析技术,直接电导率检测,优点系统简单不用载气和干燥器响应灵敏，检测限低校准稳定可在线使用无需试剂可用于USP制药用水,缺点只适用于经过去离子处理的水质检测,五、制药用水TOC分析技术,直接电导率原理图,五、制药用水TOC分析技术,薄膜电导率检测,优点可测去离子水和非去离子水灵敏度高选择性和精确度好适用于清洁验证和USP制药用水,缺点测非去离子水需用试剂结构较直接电导率法复杂数据的重复性和校准稳定性稍差于直接电导率法,五、制药用水TOC分析技术,薄膜电导率方法原理,五、制药用水TOC分析技术,薄膜过滤器,膜的渗透率不可能达到100%，对气体的选择性差。渗透需要一定的时间，最后达到一个平衡状态，不能实现实时监测薄膜渗透是一个吸附与解析的过程，高浓度样品到低浓度样品需要一个较长的冲洗过程二氧化碳的渗透率不稳定，校准稳定性较差,五、制药用水TOC分析技术,假设水中有机物只是碳氢氧化合物水源中还有可能含有其它有害有机物水源中的残留农药污染水中的有机腐植物质自来水加氯消毒产生的有机氯代物等THM最有可能产生假阳性,直接电导率TOC方法的现象,“假正”,五、制药用水TOC分析技术,THM的干扰分析-THM-三卤甲烷一般很少自然存在于水体中，但在净水厂加氯去除臭味及消毒过程中，水中有机物和氯反应所形成；而主要的生成物包括CHCl3（氯仿）、CHBrCl2（一溴二氯甲烷）、CHBr2Cl（二溴一氯甲烷）、CHBr3（溴仿）等，此四者合称总三卤甲烷（THM），其中以氯仿的出现频率及浓度较高。1976年，美国国家癌症研究所（NCI）更公布了氯仿会使老鼠致癌，故食品药物管理局（FDA）发布禁令，禁止将氯仿当做食品、药物添加剂。既然THM证明为一致癌性物质，且存在于自来水中，虽然其含量不高，然而考虑生物累积影响人类健康，故世界各国纷纷订定了最大容许标准。,五、制药用水TOC分析技术,六、TOC在清洁验证中的应用,1.清洁验证的目的证明一个特定的清洁程序能一贯地在某个预先确定的限度内清洁设备；取样和分析测试方法必须具有科学性和提供足够的科学基本原理来支持此验证。,六、TOC在清洁验证中的应用,2.清洁验证中TOC的应用测定清洁剂的残量与特定分析相结合来测定药的成份为建立清洁程序TOC被用作清洁度的一般指示测定活性成份,六、TOC在清洁验证中的应