Perché si misura il Carbonio Organico Totale (TOC): Q&A

Le ragioni all’origine della misura del TOC variano da settore a settore, ma per capire di cosa stiamo parlando e quali strumenti utilizzare, è necessario rispondere ad alcune domande fondamentali sull’argomento.

Cos’è il Carbonio Organico?

Il carbonio organico è una componente misurabile della materia organica e svolge una funzione fisica, chimica e biologica. È un composto in cui uno o più atomi di carbonio sono uniti tramite legame covalente ad atomi di altri elementi (principalmente idrogeno, ossigeno e azoto). 

Cosa intendiamo per Carbonio Organico Totale (TOC)?

Per carbonio organico totale (TOC = Total Organic Carbon) si intende tutto il carbonio presente sotto forma di materia organica, disciolto e/o in sospensione. Il TOC, o carbonio organico totale, è il test di controllo rapido necessario per analizzare l’assenza di elementi contaminanti organici, come batteri e microorganismi. La determinazione del carbonio organico totale è fondamentale nell’ambito della chimica industriale.

Come si determina il Carbonio Organico Totale (TOC)?

Il TOC viene calcolato come la differenza tra il carbonio totale (TC) e il carbonio inorganico (IC) in un campione.

Il carbonio organico totale (TOC) è una misura indiretta delle molecole organiche presenti in un campione. La determinazione del TOC, è caratterizzata da due step principali.

Il primo step per determinare il TOC è quello di rimuovere dal campione il carbone inorganico (Total Inorganic Carbon), il quale viene acidificato, in modo da trasformare carbonati e bicarbonati in CO2 gassosa. 

Nel secondo step il campione viene completamente ossidato mediante riscaldamento ad alta temperatura in presenza di catalizzatori e viene trasformato in CO2. Dopo il raffreddamento e la purificazione, la CO2 viene convogliata alla cella di un rivelatore a raggi infrarossi che causa un segnale elettrico in millivolt proporzionale alla CO2 che lo attraversa. A rimanere nel campione sarà soltanto il carbonio di origine organica.

Perché utilizziamo il TOC per le acque ad uso farmaceutico?

La determinazione del TOC delle acque impiegate ad uso farmaceutico è soggetta a severi requisiti normativi e lo scopo è l’impiego di acque ad elevatissimo livello di purezza. Per la produzione di farmaci l’acqua, è la materia prima usata in modo più consistente in questo settore produttivo e di conseguenza deve rispettare alcuni parametri e requisiti: per l’acqua depurata (PW) e l’acqua per uso iniettabile (WFI), per la conformità a USP <643>, EP 2.2.44, JP, IP, ChP e altri compendi armonizzati.

Mediante il TOC è possibile misurare il materiale organico presente nell’acqua, il quale costituisce il nutrimento dei microbi. Livelli eccessivi di TOC, ai microbi di crescere e proliferare.

Che cos’è un analizzatore TOC?

Gli analizzatori di carbonio organico totale (TOC) svolgono due importanti funzioni: 

  1. ossidano il carbonio organico in un campione a CO 2  
  2. misurano la CO2  prodotta

Ciò che differenzia gli analizzatori TOC,  è il metodo che utilizzano per ossidare le sostanze organiche e rilevare la CO2 risultante. I tre principali metodi di rilevamento della CO2 utilizzati sono:

  1. Infrarossi non dispersivi (NDIR)
  2. Conduttimetrico diretto
  3. Rilevamento conduttimetrico a membrana

I rivelatori TOC NDIR misurano la CO2  nella fase gassosa, mentre i rivelatori TOC conduttimetrico misurano la CO2  nella fase liquida.

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