制药行业的TOC测试.ppt
,制药行业的TOC测试,本次讲座的主要内容,TOC的定义和由来USP及EP对水中TOC的规范现有TOC测试技术概论TOC在制药行业的应用,为何进行TOC检测,准确、简单可自动化代替OST测试USP 24 chapter 清洁验证FDA 要求,传统的OST测试,上上个世纪建立的方法测试受主观影响较大无法定量对某些有机物有效，而对某些有机物无效,含以下浓度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,摘自美国药典专篇15,5554(1989),USP EP,1996年，USP23 首先建议对PW、WFI进行TOC测试，TOC和OST可选作一项。1998年，USP23第八增补版正式用TOC测试代替了OST测试，OST测试取消。2000年，USP24规定：对PW和WFI必须进行TOC测试。,1999年，EP2000规定：对WFI，必须进行TOC测试。对PW，TOC和OST可选做一项。,USP24和的比较,USP24和的比较,对水专题篇的改进,以前测试 现在测试PH 1998年5月15日起删除内毒素 保留钙离子 1998年5月15日起被电导率取代硫酸根 1998年5月15日起被电导率取代氯离子 1998年5月15日起被电导率取代铵离子 1998年5月15日起被电导率取代 二氧化碳 1998年5月15日起被电导率取代易氧化物 1998年5月15日起被TOC取代重金属 删除总固体 删除大肠杆菌 删除,清洁验证,确认清洁步骤是否将生产设备中的残余物去除，并达到预期的目的。,TOC的基本概念,什么是TOC？,TOC的定义,TOC-总有机碳TIC-总无机碳TC-总碳POC-可吹出有机碳NPOC-不可吹出有机碳DOC-可溶解有机碳SOC-悬浮有机碳,TC,存在于样品中所有的碳，包括TIC、TOC。,TIC,二氧化碳-CO2(溶解)碳酸氢根 离子-HCO3-碳酸根离子-CO3=,无机碳在水里存在形式,CO2+H2O HCO3-+H+CO32-+2H+,TOC,存在于有机化合物中碳，在总无机碳被除去后，可氧化成二氧化碳。,POC,用气流在一定的条件下可从水中吹出的有机碳。,NPOC,用气流在一定的条件下吹扫后，仍旧保留在水中的有机碳。,DOC,可通过0.45m 过滤器的有机碳。,SOC,不可通过0.45m 过滤器的有机碳。,TC=TIC+TOC TOC=POC+NPOCTOC=DOC+SOC,TOC的来源,自然界：动植物的腐烂 工业排放：石化、造纸、冶金等农业：杀虫剂、化肥家庭：清洁剂、人畜排泄物,TOC测试技术,1.进样方式2.氧化技术3.检测技术4.结果输出,1.进样方式,1.离线-台式TOC分析仪，将水样取回至实验室分析2.在线-在线TOC分析仪，直接安装在测试点，连续监测,2.氧化技术,1.燃烧（干法）2.100 C/过硫酸盐（湿氧化法）3.紫外/过硫酸盐4.紫外5.紫外/二氧化钛,燃烧法,燃烧法（1）,1.将样品加入燃烧炉中2.将所有的碳燃烧，使之转化为CO23.检测CO2的量，得出样品中TC含量4.将同一个样品加入TIC反应室5.将TIC转化为CO26.检测CO2的量，得出样品中TIC含量7.TOC=TC-TIC,燃烧法（2）,1.酸化样品2.吹扫样品，以除去样品中的TIC3.将此处理后的样品加入燃烧炉4.将所有的碳燃烧，使之转化为CO25.检测CO2的量，得出样品中TOC(NPOC)含量,燃烧法的优点和缺点,优点对难氧化的有机碳有较高的氧化效率易于分析高TOC浓度的样品分析速度快(2-3分钟)样品消耗量少,缺点仅限于分析中、高浓度的样品TOC是通过差减法得出(TC-TIC)催化剂会带来系统空白催化剂会中毒需要用载气，使用成本高且操作复杂系统稳定时间长,100 C/过硫酸盐法,Sample,Heater Block,Reagent In,Inlet,To NDIR,100 C/过硫酸盐法,1.将样品加入样品室2.在样品中加入酸3.TIC被转化为CO24.CO2 被检测，得出TIC值或者直接排出5.在样品中加入过硫酸盐6.TOC被转化为CO27.CO2 被检测，得出TOC值,100 C/过硫酸盐法优点和缺点,优点适合分析中低TOC浓度的样品直接得出TOC值空白较低可分析含氯化物高的样品可分析含固体物质或颗粒的样品,缺点分析时间较长遗漏POC对要求更长反应时间或更多氧化剂的化合物较难氧化,紫外/过硫酸盐法,C,O,2,S,c,r,u,b,b,e,r,/,D,r,y,e,r,N,D,I,R,R,e,a,c,t,i,o,n,V,e,s,s,e,l,O2、N2 or AIR,D,r,a,i,n,U,V,L,a,m,p,P,u,m,p,P,e,r,s,u,l,f,a,t,e,紫外/过硫酸盐法,1.除去TIC 2.将样品加入反应室3.过硫酸盐/氧气/紫外线形成氢氧自由基4.TOC转化为CO25.CO2经过检测，得出TOC值,紫外/过硫酸盐法的优点和 缺点,优点适合检测低TOC浓度的样品直接得出TOC值空白低,缺点分析时间长需要加入酸试剂和过硫酸盐试剂，导致使用成本高并可能带入污染样品中的颗粒可能引发一些问题,紫外法（在线）/紫外二氧化钛,-,O,N,L,I,N,E,紫外法（在线）/紫外二氧化钛,1.样品被加入到紫外反应室2.紫外灯对样品进行照射3.碳被转化为CO24.由于电导的改变，可得出转化为CO2的碳含量,紫外法（在线）/紫外二氧化钛的优点和缺点,优点快速响应可指示TOC变化的趋势不需加入任何化学试剂不需载气，使用方便,缺点无法分别检测TIC和TOC易受离子化合物的干扰,3.检测技术,1.非散色性红外检测器2.电导检测器3.薄膜/电导检测器,非散色性红外检测器（NDIR）,非散色性红外检测器（NDIR）,优点针对二氧化碳的专门检测器检测技术成熟可信,缺点会受水份的干扰需要使用载气需要每次建立工作曲线系统稳定时间长,电导检测器,优点不受水份干扰灵敏度高无须载气,缺点受离子的干扰，只适合用于去离子水,薄膜/电导检测系统,薄膜/电导检测系统,优点不受水份干扰不受离子干扰,缺点CO2的转化率低薄膜本身会带来一些问题,TOC分析仪基本流程图,检测,输出显示),进样,氧化,1.Lab 2.Process/In-line,1.Combustion2.UV/Persulfate3.Persulfate/100 C4.UV Only5.UV/TiO2,1.Non-Dispersive Infrared Detector(NDIR)2.Membrane/Conductivity3.Conductivity,1.Readout2.Printout3.Computer4.Strip Chart Recorder,CO2,TOC测试在制药行业的应用,1.PW、WFI2.清洁验证,PW、WFI,应用1:注射用水(WFI)&纯水(PW)限值:仪器最小检测限:50 ppbC 合格样品最大限值:500 ppbC标准品:Sucrose,1,4-Benzoquinone,清洁验证,清洁验证清洗水分析 药签取样分析,制药行业应用TOC的优越性,准确-氧化完全，由人或环境产生的干扰小简单-操作方法简单自动化-可进行在线自动监测管理科学化,制药行业用户如何正确选择TOC分析仪,一、On-line 还是 Off-line,On-line:在线检测TOC 仪器安装在水系统现场，连续检测。Off-line:离线检测TOC 仪器为实验室仪器，安放在实验室桌面上使用。,On-line,优点：无需人工取样避免了取样过程中可能发生的样品污染可连续不断地检测水系统，易于及时发现问题。,缺点：校正和验证不如实验室仪器方便灵活性较差无法做“清洁验证”,Off-line,优点：灵活性高校正和验证方便可做“清洁验证”,缺点：人工取样过程中可能引入污染很难在问题发生的第一时间发现它,一般选择原则,以下情况建议选用Off-line水系统验证阶段进行“清洁验证”,以下情况建议选用On-line水系统验证结束，稳定正常运行一段时间后,二、选用何种氧化技术,Distilled 100-200 ppbCPure Water System(DIW)10-200 ppbCBoiler Feed Water 1-200 ppbC 低 Semiconductor 0.5-200 ppbCPharmaceutical 50-500 ppbCDrinking Water 0.5-5 ppmCGroundwater 0.4-10 ppmC 中River/Lake Waters 2-20 ppmCWastewater 100-10,000 ppmC 高Seawater 0.3-2 ppmC 特殊,一般选择原则,应用范围属于：低浓度TOC1.紫外/过硫酸盐2.紫外3.紫外/二氧化钛4.湿氧化法,三、选择检测技术,1.非散色性红外检测器2.电导检测器3.薄膜/电导检测系统,四、符合药典要求,关键词一：氧化能力和系统适应性关键词二：有机物分子完全氧化为二氧化碳关键词三：最低检出限,
