Quais são os modos de analisadores de carbono orgânico total (COT) (e qual é o certo para você)?

Se você estiver monitorando orgânicos na água ou avaliando instrumentos de carbono orgânico total (COT), os diferentes modos de monitoramento são descritos por várias siglas. Talvez você já tenha experiência com analisadores de COT, então sabe de qual modo vai usar ou sabe qual modo precisa para relatórios de conformidade (nesse caso, a decisão é tomada com bastante facilidade). Se você não se enquadra em nenhuma dessas categorias, no entanto, pode ser complicado entender as diferenças entre os modos e qual deles você deve usar para o seu processo.

 

Este documento descreve as diferenças em termos simples. Abaixo está uma lista de vários modos que podem ser encontrados em analisadores de COT, junto aos seus descritores e usos. Embora um analisador de COT possa ter vários modos para oferecer suporte a diferentes aplicações, a maioria dos instrumentos não terá todos os modos.

TC: Carbono total

O modo TC mede todas as espécies de carbono em uma amostra, tanto orgânicas quanto inorgânicas. Este modo não envolve acidificação da amostra ou purga (veja mais sobre isso na seção Carbono Inorgânico abaixo), portanto, ele mede a amostra bruta como está.

O modo TC é melhor para aqueles que:

• Não precisam diferenciar carbono orgânico de inorgânico
• Não desejam pré-tratar amostras
• Só precisam de informações de tendências

As melhores aplicações para o modo TC são:

• Retorno do condensado

IC: Carbono inorgânico

O modo IC tem como alvo compostos mais específicos, como bicarbonato, carbonato e CO₂ dissolvido. Os compostos de carbono inorgânico podem ser purgados ao transformá-los em gás ou ao diminuir o pH para mudar o equilíbrio para CO₂. Sem purgar e acidificar a amostra, os compostos inorgânicos permanecerão em solução e serão considerados como parte do TC. Esta é uma relação equilibrada que entenderemos mais quando analisarmos o COT.

O modo IC é melhor para aqueles que:

• Precisam de detecção de compostos inorgânicos para monitoramento de processo para proteger equipamentos e tubulações
• Precisam monitorar a capacidade de tamponamento da água
• Têm amostras com pH uniforme
• Precisam evitar incrustações na caldeira (provenientes de depósitos de carbonato)
• Precisam monitorar a desgaseificação da membrana

As melhores aplicações para o modo IC são:

• Estações de tratamento de efluentes
• Água de alimentação da caldeira
• Água potável

COT: Carbono orgânico total

O modo COT é onde o carbono inorgânico é removido do carbono total em uma amostra para determinar o conteúdo orgânico total (TC-IC=COT). Em comparação com outros modos, o COT é mais preciso para os níveis de ppb e sub ppb.

O modo COT é melhor para aqueles que:

• Precisam monitorar e controlar processos, como descarga, limpeza ou recuperação
• Devem atender aos requisitos de conformidade
• Precisam de sensibilidade e precisão de baixo nível
• Apresentam valores baixos de IC em comparação ao COT
• Tenham amostras com maior teor de compostos orgânicos voláteis (VOC)
• Tenham amostras nas quais a matriz da amostra pode criar espuma quando agitada

As melhores aplicações para o modo COT são:

• Água ultrapura farmacêutica (UPW) e validação de limpeza
• Água de alimentação da caldeira
• Fabricação de semicondutores (UPW)
• Água potável
• Água de processo industrial (alimentos e bebidas, petróleo e gás, produtos químicos etc.)

NPOC: Carbono orgânico não expurgável

O modo NPOC é o modo mais comumente usado e reconhecível para monitorar orgânicos no monitoramento de processos industriais. No modo NPOC, uma amostra é acidificada para converter os compostos de carbono inorgânico em CO₂. Em seguida, a amostra é purgada com ar livre de CO₂ para remover os compostos inorgânicos ou purgáveis.O carbono orgânico (o carbono orgânico não purgável) remanescente na amostra é então analisado. COT e NPOC são quase equivalentes se o carbono orgânico purgável (POC) for mínimo. O NPOC é mais preciso para intervalos nos níveis de ppm.

O modo NPOC é melhor para aqueles que:

• Precisam monitorar e controlar processos
• Tenham amostras em que a matriz de amostra tem menor teor de POC

As melhores aplicações para o modo NPOC são:

• Efluentes (industriais ou municipais)

POC/VOC: Compostos orgânicos expurgáveis ou compostos orgânicos voláteis

POC/VOC é um modo usado para medir orgânicos que são voláteis ou semivoláteis. Existem duas maneiras de medir o VOC: VOC por subtração e medição direta usando detecção de fotoionização (PID). O VOC por subtração é calculado usando a equação VOC = COT-NPOC. O PID baseia-se na medição dos íons de carbono intermediários carregados positivamente que são separados da amostra através da purga. Esses íons são coletados em um eletrodo e a corrente elétrica produzida é medida. Este modo pode ser usado para obter valores de COT pela soma dos resultados de NPOC e POC.

O modo POC/VOC é melhor para aqueles que:

• Precisa monitorar os VOCs quanto aos requisitos de controle e segurança
• Não precisam especificar os diferentes VOCs que podem estar em sua amostra (valor em massa)

As melhores aplicações para este modo POC/VOC são:

• Efluentes petroquímicos
• Torres de resfriamento e purgas

BOD/COD: Demanda biológica de oxigênio/demanda química de oxigênio

BOD e COD são dois parâmetros fundamentais que têm sido usados para determinar o conteúdo orgânico há décadas. O BOD determina a quantidade de oxigênio necessária para degradar microrganismos, enquanto o COD determina a quantidade de oxigênio necessária para a oxidação química dos contaminantes presentes. Esses métodos fornecem uma indicação indireta de contaminação orgânica ao medir a quantidade de oxigênio consumido — o que leva dias para BOD e horas para COD. Além dos longos tempos de análise, ambos os métodos possuem compostos que podem causar interferência. Cloro e sais causam interferência para BOD, enquanto sulfetos, cloretos, nitrito e ferro ferroso podem interferir na COD. Existem alguns compostos que são resistentes à oxidação química da COD, como o benzeno. Originalmente, os valores de BOD e COD eram obtidos por meio de trabalho de bancada em um laboratório, contudo, devido às desvantagens mencionadas anteriormente, agora existem vários analisadores que os oferecem por correlação específica do local. Os analisadores de COT medem e quantificam diretamente o carbono presente em uma amostra e podem fornecer dados em tempo real que são convertidos em concentrações de BOD e COD.

Os modos BOD/COD são melhores para aqueles que:

• Têm requisitos de regulamentação para notificar concentrações de BOD/COD
• Querem poder comparar os dados do analisador com os resultados do laboratório
• Têm amostras que não contenham compostos que interfiram com as medições de BOD/COD

As melhores aplicações para os modos BOD/COD são:

• Efluentes (industriais ou municipais)

Conclusão

A escolha do modo a ser usado para o analisador de COT depende de mais do que apenas o que está no padrão ou é usado com mais frequência. O modo que melhor se adapta às suas necessidades de monitoramento de orgânicos dependerá da matriz de amostra, da aplicação e para o que você pretende usar os dados. Escolher o modo certo desde o início tornará o processo de implementação perfeito e os dados produzidos posteriormente confiáveis.

 

Autor: Sara Speak

Sara Speak é especialista em aplicação de produtos na Veolia Water Technologies & Solutions, fornecendo suporte e experiência em aplicações para clientes de instrumentos analíticos Sievers em setores como químico, petroquímico, alimentos e bebidas e efluentes municipais.

Sara trabalha com os clientes para fornecer treinamento, auxiliar as instalações do produto, otimizar o uso do equipamento e demonstrar a viabilidade em diferentes aplicações de teste. Antes da função atual, ela era técnica de serviços de fábrica, responsável por reparar e solucionar problemas de instrumentos Sievers. Sara trabalhou anteriormente na indústria de alimentos e bebidas como técnica de laboratório de QA na MillerCoors e Leprino Foods. Ela é bacharel em Química e, ainda, bacharel em Música (B.M.) em Performance de Violino pela Metropolitan State University of Denver.

Referências:

• Bonnie Panczak, Hannah Alt, Stefanie Van Wychen, Alicia Sowell, Kaitlin Lesco e Lieve M.L. Laurens. Determination of Total, Organic, and Inorganic Carbon in Biological Cultures and Liquid Fraction Process Samples. Laboratory Analytical Procedure (LAP), 31 de dezembro de 2020. Laboratório Nacional de Energias Renováveis. ://www.nrel.gov/docs/fy21osti/78622.pdf Acesso em 24/07/2023.
• Pressac. What are Volatile Compounds and Why Should you be Monitoring them? 11/18/2021.https://www.pressac.com/insights/what-are-volatile-organic-compounds-vocs-and-why-should-you-be-monitoring-them/ Acesso em 24/07/2023.
• Ji Won Park, Sang Yeob Kim, Jin Hyung Noh, Young Ho Bae, Jae Woo Lee, Sung Kyu Maeng. A shift from chemical oxygen demand to total organic carbon for stringent industrial wastewater regulations: Utilization of organic matter characteristics. Journal of Environmental Management, volume 305, 2022, 114412, ISSN 0301-4797.
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479721024749 Acesso em 24/07/2023.
• The Wastewater Blog. BOD, COD and TOC. 10/05/2020. https://www.thewastewaterblog.com/single-post/2019/01/13/bod-cod-and-toc Acesso em 31/07/2023.