Total Organic Carbon A. Definisi TOC Total organik karbon (TOC) adalah jumlah karbon yang terikat dalam suatu senyawa organik dan sering digunakan sebagai indikator tidak spesifik dari kualitas air atau kebersihan peralatan pabrik farmasi. Analisis khas untuk mengukur TOC total karbon sekarang serta karbon anorganik (IC).Mengurangkan anorganik karbon dari hasil karbon total TOC. Sejak awal 1970-an, TOC telah diakui sebagai teknik analitis untuk mengukur kualitas air minum selama pemurnian air proses. TOC dalam sumber air berasal dari pembusukan bahan organik alami (NOM : natural organic matter) dan dari sumber sintetis. Humik asam, fulvic asam, amina, dan urea merupakan jenis NOM. Deterjen, pestisida, pupuk, herbisida, kimia industri, dan diklorinasi organik adalah contoh sumber sintetis. Sebelum air sumber diperlakukan untuk desinfeksi, TOC memberikan peran penting dalam mengukur jumlah NOM dalam sumber air. Ketika air baku mengandung kaporit, klor aktif senyawa (Cl 2, HOCl, Clo -) bereaksi dengan diklorinasi NOM untuk menghasilkan produk samping desinfeksi (DBPs). Banyak peneliti telah menentukan bahwa tingkat yang lebih tinggi dari sumber NOM dalam air selama proses desinfeksi akan meningkatkan jumlah karsinogenik (suatu bahan yang dapat mendorong/menyebabkan kanker)dalam air minum yang diproses. Dari Amerika Serikat Environmental Protection Agency (EPA), analisis TOC muncul sebagai alternatif cepat dan akurat dibandingkan analisis kebutuhan oksigen biologis (BOD) dan analisis kebutuhanoksigen kimia (COD) yang secara tradisional disediakan untuk menilai potensi polusi air limbah. Hari ini, lembaga lingkungan hidup mengatur batas-batas jejak DBPs dalam air minum. Metode analisis yang diterbitkan baru-baru ini, seperti Amerika Serikat Environmental Protection Agency (EPA) 415,3 metode, D / DBP aturan, mengatur jumlah NOM untuk mencegah pembentukan selesai DBPs di perairan. B. Baku mutu TOC C. Cara pengukuran TOC Terdapat dua cara pengukuran TOC, yaitu pengukuran secara langsung (direct measurement) dan pengukuran tidak langsung (indirect measurement). Pada pengukuran langsung, mula-mula komponen IC dihilangkan terlebih dahulu dengan cara memberi senyawa asam ke sample (acidification) kemudian gas hasil reaksi antara IC dan asam dibuang ke udara. Selanjutnya sample yang sudah bersih dari komponen IC dioksidasi (Oxidation) untuk merubah Carbon menjadi CO2, lalu CO2 tersebut diukur sebagai NPOC (Non Purgeable Organic Carbon), yang adalah TOC. Sedangkan pada pengukuran tidak langsung, yang diukur adalah TC dan IC, kemudian mengurangkan IC dari TC untuk mendapatkan TOC (TOC = TC-IC). Proses pengukuran tidak langsung adalah, mula-mula sample dibagi menjadi 2 bagian. Setengah bagian pertama diberi senyawa asam, sehingga semua komponen IC bereaksi dengan asam tersebut untuk membentuk CO2. Setengah bagian kedua kemudian dioksidasi untuk
merubah Carbon menjadi CO2. CO2 hasil dari kedua proses tersebut kemudian diukur untuk mendapatkan IC dan TC. Secara umum, proses pengukuran TOC dilakukan dalam 3 tahap, yaitu: 1). Acidification 2). Oxidation; dan 3). Detection. Acidification; Pada tahap ini, komponen IC dirubah kebentuk gas (CO2), kemudian gas ini dialirkan ke detector untuk diukur (pada metoda tidak langsung) atau dibuang ke udara (pada metoda langsung). Oxidation; Yaitu proses oksidasi carbon pada sample menjadi CO2. Terdapat beberapa tipe oksidasi, yaitu: 1) High Temperature Combustion; 2) High temperature catalytic (HTCO) oxidation; 3) Photo-oxidation alone; 4) Photo-chemical oxidation; 5) Thermo-chemical oxidation; dan 6) Electrolytic Oxidation.
High Temperature Combustion: Sample dibakar/dipanaskan pada temperature 1,350oC. Pada kondisi ini, semua carbon yang ada diubah menjadi CO2, dialirkan melalui Scrubber untuk menghilangkan gas chlorine dan uap air, kemudian dialirkan ke detector untuk diukur (umumnya menggunakan NDIR detector). HTCO: Sample dimasukan kedalam katalis Platinum pada suhu 680oC, sehingga menghasilkan gas CO2, yang kemudian diukur oleh detector (umumnya NDIR). Photo-Oxidation (UV Light): Sinar UV digunakan untuk mengoksidasi carbon dalam sample untuk menghasilkan CO2, kemudian CO2 ini dialirkan ke detector untuk diukur. Photo-Chemical Oxidation: Sinar Sinar UV dan Chemical (senyawa persulfate) digunakan untuk mengoksidasi carbon dalam sample untuk menghasilkan CO2, kemudian CO2 ini dialirkan ke detector untuk diukur. Thermo-Chemical Oxidation: Metoda ini sering disebut juga sebagai Heated Persulfate, menggunakan senyawa Persulfate yang dipanaskan untuk mengoksidasi Carbon sehingga menghasilkan CO2. Electrolytic Oxidation: Pada metoda ini, sample dimasukan ke elekrolit sehingga komponen carbon dalam sample dirubah menjadi gas CO2.
Detection; Ada 2 jenis detector yang biasa digunakan, yaitu Conductivity dan Non-Dispersive Infrared (NDIR). Untuk memahami proses analisis yang lebih baik, beberapa terminologi dasar kunci harus dipahami dan hubungan mereka satu sama lain:
Total Carbon (TC) – semua karbon dalam sampel, termasuk karbon anorganik dan organik Total Inorganic Carbon (TIC) – sering disebut sebagai karbon anorganik (IC), karbonat, bikarbonat, dan terlarut karbon dioksida (CO 2); suatu material yang berasal dari sumber non-hidup. Total Organic Carbon (TOC) – material berasal dari vegetasi yang membusuk, pertumbuhan bakteri, dan metabolik kegiatan hidup organisme atau bahan kimia. Non-Purgeable Organic Carbon (NPOC) – biasa disebut sebagai TOC; sisa karbon organik dalam sampel diasamkan setelah membersihkan sampel dengan gas. Purgeable (volatile) Organic Carbon (POC) – karbon organik yang telah dihapus dari netral, atau sampel diasamkan dengan membersihkan dengan gas inert. Ini adalah senyawa yang sama disebut sebagai Volatile Organic Compounds (VOC) dan biasanya ditentukan oleh Trap Purge Gas Kromatografi. Dissolved Organic Carbon (DOC) – sisa karbon organik dalam sampel setelah penyaringan sampel, biasanya menggunakan 0,45 mikrometer penyaring. Suspended Organik Karbon – juga disebut partikulat karbon organik (PtOC); partikel karbon dalam bentuk yang terlalu besar untuk melewati penyaring.
Karena semua hanya analisis TOC benar-benar mengukur total karbon, analisis TOC selalu memerlukan beberapa akuntansi untuk karbon anorganik yang selalu hadir. Salah satu teknik analisis melibatkan proses dua tahap yang biasanya disebut sebagai TC-IC. Ini mengukur jumlah karbon anorganik (IC) berevolusi dari diasamkan alikuot dari sampel dan juga jumlah total karbon (TC) hadir dalam sampel. TOC dihitung dengan pengurangan dari nilai IC dari TC sampel. Varian lain menggunakan peningkatan keasaman dari sampel untuk berevolusi karbon dioksida dan mengukur sebagai karbon anorganik (IC), kemudian mengoksidasi dan mengukur sisanya purgeable non-organik karbon (NPOC). Metode yang lebih umum secara langsung langkah-langkah TOC dalam sampel oleh lagi acidifying sampel ke sebuah pH nilai dari dua atau kurang untuk melepaskan gas IC tetapi dalam hal ini tidak udara untuk pengukuran. Tersisa purgeable non-CO 2 gas (NPOC) yang terkandung dalam cairan alikuot ini kemudian teroksidasi melepaskan gas. Gas-gas ini kemudian dikirim ke detektor untuk pengukuran. D. Hubungan TOC dengan Parameter Lain Karbon organik dalam air dan air limbah terdiri dari berbagai senyawa organik dalam berbagai tingkat oksidasi. Beberapa senyawa karbon ini dapat teroksidasi lebih lanjut oleh proses biologi atau kimia, dan biokimia kebutuhan oksigen (BOD) dan kebutuhan oksigen kimia (COD) dapat digunakan untuk karakterisasi dari karbon oragnik ini.. Kehadiran karbon organik yang tidak merespon untuk tes BOD atau COD membuat mereka tidak cocok untuk pengukuran total karbon organik. Karbon organik total (TOC) lebih nyaman dan langsung menunjukkan total kandungan organik dari baik BOD atau COD, tetapi tidak memberikan jenis informasi yang sama. Jika hubungan empiris berulang didirikan antara TOC dan BOD
atau COD, maka TOC dapat digunakan untuk memperkirakan BOD atau COD. Hubungan ini harus ditetapkan secara terpisah untuk setiap set kondisi matriks, seperti berbagai titik dalam proses pengobatan. Berbeda BOD atau COD, TOC tidak tergantung pada keadaan oksidasi dari bahan organik dan tidak mengukur unsur organik terikat lainnya, seperti nitrogen dan hidrogen, dan anorganik yang dapat berkontribusi terhadap permintaan oksigen yang diukur oleh BOD dan COD. Pengukuran TOC tidak menggantikan BOD dan COD pengujian. Untuk menentukan jumlah karbon organik terikat, molekul organic harus dipecah menjadi unit karbon tunggal dan diubah menjadi bentuk molekul tunggal yang dapat diukur secara kuantitatif. Metode TOC memanfaatkan panas dan oksigen, iradiasi ultraviolet , oksidan kimia, atau kombinasi oksidan ini untuk mengkonversi organic karbon menjadi karbon dioksida (CO2). CO2 dapat diukur secara langsung oleh nondispersive analisa inframerah, dapat dikurangi menjadi metana dan diukur dengan detektor ionisasi nyala, atau CO2 dapat dititrasi kimia.
