Chỉ tiêu TOC là gì? TOC (Total Organic Carbon) phản ánh tổng hàm lượng cacbon hữu cơ có trong nước, cho phép đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm hữu cơ mà không cần xác định từng hợp chất riêng lẻ. Nhờ tính trực tiếp và độ chính xác cao, chỉ tiêu TOC trong nước ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước sinh hoạt, công nghiệp và nước siêu tinh khiết. Quý khách vui lòng đọc bài viết sau của ATS Water Technology để hiểu rõ hơn!

1. Chỉ tiêu TOC là gì?

TOC (Total Organic Carbon) là chỉ số đo lường tổng hàm lượng cacbon nằm trong các hợp chất hữu cơ tồn tại trong một mẫu nước, đơn vị tính là mg/L hoặc µg/L (tính theo hàm lượng cacbon). Thay vì xác định từng hợp chất hữu cơ riêng lẻ, TOC đo trực tiếp lượng cacbon liên kết trong các hợp chất hữu cơ, từ đó phản ánh chính xác tổng tải lượng hữu cơ trong nước.

TOC được xem là một chỉ số không đặc hiệu nhưng có độ nhạy cao, cho phép đánh giá nhanh chất lượng nước hoặc mức độ ô nhiễm hữu cơ mà không phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa của các hợp chất.

Mối liên hệ giữa TOC với COD và BOD:

Trong các phương pháp phân tích truyền thống, BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa) và COD (Nhu cầu oxy hóa học) thường được sử dụng để đánh giá khả năng gây ô nhiễm của nước. Tuy nhiên, các phương pháp này tồn tại nhiều hạn chế như thời gian phân tích kéo dài đối với BOD mất 5 ngày, COD mất 2-3 giờ, còn TOC chỉ mất 3-5 phút, và độ chính xác bị ảnh hưởng vì bị nhiễu bởi các chất vô cơ (như Clo, sắt) vốn thường làm kết quả COD bị ảo.

Hiện nay, TOC được xem là giải pháp thay thế hiệu quả hơn nhờ khả năng cho kết quả nhanh, chính xác và mang tính trực tiếp. Trong khi BOD và COD đo lường lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ, thì TOC đo trực tiếp hàm lượng cacbon hữu cơ, giúp giảm sai số và rút ngắn đáng kể thời gian phân tích.

Chỉ tiêu TOC là gì?

2. Ý nghĩa của chỉ tiêu TOC trong xử lý nước

Chỉ tiêu TOC đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng, từ cấp nước sinh hoạt đến các ngành công nghiệp yêu cầu chất lượng nước ở mức cao.

2.1 Ý nghĩa của TOC trong xử lý nước uống

Trong nước thô, TOC thường được sử dụng để ước tính hàm lượng Vật chất hữu cơ tự nhiên (NOM – Natural Organic Matter). Khi nước được khử trùng bằng clo, các hợp chất clo hoạt tính có thể phản ứng với NOM để hình thành các phụ phẩm khử trùng (DBPs) như trihalomethanes (THMs) và haloacetic acids (HAAs), là những chất tiềm ẩn nguy cơ gây ung thư.

Việc kiểm soát TOC giúp:

  • Hạn chế sự hình thành DBPs
  • Nâng cao mức độ an toàn của nước sinh hoạt
  • Đáp ứng các quy chuẩn chất lượng nước ngày càng nghiêm ngặt

2.2 Vai trò của chỉ tiêu TOC trong ngành dược phẩm

Trong lĩnh vực dược phẩm, TOC là chỉ tiêu bắt buộc đối với nước tinh khiết (Purified Water) và nước tiêm (WFI – Water for Injection). Nồng độ TOC thấp giúp:

  • Kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật
  • Giảm nguy cơ hình thành biofilm trong hệ thống phân phối nước
  • Hạn chế nội độc tố
  • Xác nhận hiệu quả của cleaning validation, tránh nhiễm chéo giữa các mẻ sản xuất

2.3 Ứng dụng của TOC trong ngành vi điện tử – bán dẫn

Đối với hệ thống nước siêu tinh khiết (UPW), TOC cần được kiểm soát ở mức ppb (phần tỷ). Chỉ một lượng nhỏ cacbon hữu cơ cũng có thể ảnh hưởng đến:

  • Chất lượng bề mặt
  • Hiệu suất và sản lượng sản xuất
  • Sự phát triển của vi sinh trong hệ thống UPW

2.4 TOC trong bảo vệ môi trường

TOC được sử dụng rộng rãi để giám sát và quản lý lượng chất thải hữu cơ từ các cơ sở sản xuất công nghiệp trước khi xả ra môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm nguồn nước.

 Xem thêm: 8 chỉ tiêu chất lượng nước sạch quan trọng đánh giá tình trạng nước

3. Các phương pháp đo chỉ tiêu TOC trong nước

Quá trình đo TOC tiêu chuẩn bao gồm ba giai đoạn chính, được thực hiện tuần tự nhằm đảm bảo kết quả phân tích chính xác và có độ lặp lại cao:

  • Axit hóa mẫu để loại bỏ cacbon vô cơ: Mẫu nước được xử lý bằng axit để chuyển các dạng cacbon vô cơ (carbonat, bicarbonat, CO₂ hòa tan) thành khí CO₂ và loại bỏ khỏi hệ đo, giúp tránh nhiễu kết quả TOC.
  • Oxy hóa cacbon hữu cơ thành CO₂: Toàn bộ cacbon hữu cơ trong các hợp chất hữu cơ được oxy hóa hoàn toàn thành CO₂ bằng các cơ chế oxy hóa thích hợp, đảm bảo đo đúng hàm lượng cacbon hữu cơ có trong mẫu.
  • Phát hiện và định lượng CO₂ sinh ra: Lượng CO₂ tạo thành sau quá trình oxy hóa được đo và quy đổi trực tiếp thành giá trị TOC, thường biểu thị bằng mg/L hoặc µg/L.

Các phương pháp oxy hóa TOC phổ biến hiện nay được lựa chọn tùy theo đặc tính mẫu nước và dải đo yêu cầu:

  • Đốt cháy ở nhiệt độ cao (1000–1200°C): Oxy hóa triệt để hầu hết các hợp chất hữu cơ trong môi trường giàu oxy, phù hợp với mẫu có hàm lượng TOC cao hoặc chứa hợp chất hữu cơ bền vững.
  • Oxy hóa xúc tác nhiệt độ cao (HTCO): Sử dụng xúc tác kim loại quý, thường là bạch kim, ở nhiệt độ 680–950°C nhằm tăng hiệu quả oxy hóa, đặc biệt hiệu quả với các hợp chất khó phân hủy.
  • Quang oxy hóa bằng tia UV (185–254 nm): Phá vỡ liên kết hóa học của các hợp chất hữu cơ bằng năng lượng tia UV, thường được ứng dụng trong phân tích TOC cho nước siêu tinh khiết và nước dược phẩm.
  • Oxy hóa UV/Persulfate: Kết hợp tia UV với chất oxy hóa persulfate để tạo ra các gốc oxy hóa mạnh, giúp nâng cao hiệu quả oxy hóa đối với các hợp chất hữu cơ phức tạp.
  • Oxy hóa nhiệt hóa Persulfate: Kích hoạt persulfate bằng nhiệt thay vì tia UV, cho hiệu quả ổn định ngay cả với mẫu có độ đục cao hoặc chứa hạt lơ lửng.

Các phương pháp phát hiện CO₂ sau quá trình oxy hóa bao gồm:

  • NDIR (Non-Dispersive Infrared): Phương pháp phổ biến và đặc hiệu nhất hiện nay, đo trực tiếp CO₂ dựa trên khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở bước sóng đặc trưng, cho độ chính xác cao và ít bị nhiễu.
  • Đo độ dẫn điện: Dựa trên sự thay đổi độ dẫn của dung dịch khi CO₂ hòa tan tạo thành axit cacbonic, có thể đo trực tiếp hoặc qua màng thẩm thấu khí, đặc biệt nhạy ở dải TOC rất thấp.
Thiết bị phân tích NDIR
Thiết bị phân tích NDIR

4. Các câu hỏi thường gặp về chỉ tiêu TOC

TOC là chỉ tiêu gì?

TOC là chỉ tiêu biểu thị tổng lượng cacbon hữu cơ có trong một mẫu nước, dùng để đánh giá mức độ hiện diện của các hợp chất hữu cơ.

Vì sao cần quan trắc chỉ tiêu TOC trong nước?

Quan trắc TOC giúp đánh giá độ sạch của nước, hạn chế phụ phẩm khử trùng gây ung thư, kiểm soát vi sinh và biofilm trong hệ thống dược phẩm, đồng thời đảm bảo chất lượng trong sản xuất vi điện tử.

Có những phương pháp nào giúp xác định TOC trong nước?

TOC được xác định bằng các phương pháp oxy hóa (đốt cháy, xúc tác, UV hoặc persulfate), sau đó đo lượng CO₂ tạo thành bằng cảm biến NDIR hoặc cảm biến độ dẫn điện.

Tóm lại, việc hiểu rõ chỉ tiêu TOC là gì giúp đánh giá chính xác mức độ hiện diện của các chất hữu cơ trong nước. Chỉ tiêu TOC trong nước mặt đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát chất lượng nước sinh hoạt, nước công nghiệp và nước siêu tinh khiết. Nhờ khả năng phản ánh trực tiếp hàm lượng cacbon hữu cơ, TOC ngày càng được ưu tiên sử dụng trong quan trắc, xử lý và quản lý nguồn nước hiệu quả. Quý khách hàng hãy liên hệ ngay với ATS Water Technology để được tư vấn chi tiết!

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS