一句話結論: TOC(Total Organic Carbon,總有機碳)是用「碳含量」代表水中有機物多寡的指標,單位常為 ppb。超純水的 TOC 量測靠 185 nm 短波紫外線把有機物氧化成 CO₂,再由氧化前後的導電度變化反推 TOC。它補上了電阻率看不到的有機汙染維度。
電阻率漂亮不代表沒有機物。要管控超純水的有機汙染,看 TOC。
TOC 是什麼?
水中有機物種類繁雜,無法一一定量,於是統一用有機分子裡的碳來代表總量,這就是 TOC。
- 單位:超純水常用 ppb(µg/L);一般水體用 ppm(mg/L)。
- 高品質超純水 TOC 通常要 < 5 ppb,甚至 < 1 ppb(半導體、痕量分析)。
- TOC 高會干擾 HPLC、細胞培養、痕量有機分析,並餵養微生物形成生物膜。
185 nm UV 氧化量測原理
超純水的線上 TOC 儀多採「UV 氧化 + 導電度偵測」:
- 照射 185 nm 紫外線 — 短波長 UV 能量高,把水中有機物氧化分解。
- 生成 CO₂ — 氧化產物 CO₂ 溶於水形成碳酸,解離出離子使導電度上升。
- 量氧化前後導電度差(ΔC) — 由這個差值反推有機碳含量。
關鍵:有機物本身多為中性、不導電,所以電阻率看不到它;但把它「燒」成 CO₂ 後就會影響導電度,TOC 儀正是利用這一點。
TOC 與電阻率的分工
| 指標 | 量什麼 | 看得到有機物嗎? |
|---|---|---|
| 電阻率 / 導電度 | 離子 | ❌ 看不到中性有機物 |
| TOC | 有機碳(碳含量) | ✅ 專測有機汙染 |
兩者互補,缺一不可。詳見:18.2 MΩ·cm 超純水的迷思。
TOC 從哪裡來?怎麼降?
- 來源:原水腐植質、管路與樹脂溶出物、塑膠材質析出、生物膜代謝物。
- 對策:
- 前段用活性碳吸附有機物。詳見:活性碳在水處理。
- 終端加 185 nm UV 氧化降 TOC。詳見:UV 在純水系統的兩種角色。
- 選用低溶出管材(PVDF、PFA),縮短滯留、避免死水段。
常見問題 FAQ
Q1. TOC 和電阻率有什麼不同? 電阻率量離子、TOC 量有機物。中性有機分子不帶電,電阻率看不到,必須另用 TOC 儀。
Q2. 為什麼 TOC 儀要用 185 nm 而不是 254 nm? 185 nm 短波長能量高,能把有機物氧化分解;254 nm 主要用於殺菌。許多 UV 燈兼具兩波長。
Q3. 超純水 TOC 要多低? 視應用而定,高品質超純水常要 < 5 ppb,半導體與痕量分析甚至 < 1 ppb。
Q4. TOC 偏高會怎樣? 干擾 HPLC、細胞培養與痕量分析,並提供微生物養分,助長生物膜。
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