總有機(jī)碳TOC在純化水中的檢測(cè)方法
作者：admin 發(fā)布日期：2018/9/12 關(guān)注次數(shù)：
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1．總有機(jī)碳TOC測(cè)定歷史
TOC測(cè)試是自1998年開始，美國藥典（USP）針對(duì)制藥用水中的注射用水WFI和純水PW制定的測(cè)試要求。在這之前USP標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試有機(jī)物是“難氧化物測(cè)試”，利用KMnO4溶液顏色變化的化學(xué)反應(yīng)方法來進(jìn)行。促進(jìn)溶液測(cè)試方法改變是來自于儀器方法的發(fā)展，測(cè)試速度和敏感度的改進(jìn)使利用分析儀器測(cè)TOC成為更快更好的方法。在1996年的USP的643章節(jié)中TOC和難氧化物測(cè)試是可二者選一的，后來從USP23版的附錄5變成了規(guī)定方法。規(guī)定所有的符合USP用水的TOC要小于500ppb或0.5mg/L。TOC測(cè)試也是歐洲藥典（EP）和日本藥典（JP）對(duì)于制藥用水的要求。EP要求WFI，PW，和HPW都要測(cè)TOC，且結(jié)果要小于等于0.5mg/L。JP的TOC測(cè)試中對(duì)儀器的要求不同于USP和EP。USP和EP對(duì)不同儀器方法測(cè)TOC沒有規(guī)定，但JP XIV的第60章規(guī)定了測(cè)量方法，且包括了TOC分析儀的類型和校正、系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試等不同標(biāo)準(zhǔn)。
所有的主要藥典認(rèn)可同樣的TOC限值。全球一致的TOC限值和測(cè)定將會(huì)在全球范圍內(nèi)提高制藥廠的產(chǎn)品質(zhì)量。中國藥典（ChP）和USP一直致力于在TOC上相一致。希望兩年內(nèi)所有的制藥用水的TOC和電導(dǎo)檢測(cè)能夠達(dá)成一致。有了一致性后，中國制藥廠符合一整套標(biāo)準(zhǔn)，在不需要額外藥品監(jiān)管投資下，產(chǎn)品就可以行銷全球。
2．總有機(jī)碳TOC的測(cè)定
所有的TOC測(cè)試技術(shù)至少有三個(gè)步驟：基線判斷，有機(jī)物氧化，測(cè)定有機(jī)產(chǎn)物?；€判斷可采用計(jì)算法或機(jī)械法來進(jìn)行。基線包含無機(jī)碳IC，計(jì)算法是指測(cè)出無機(jī)碳后從總碳TC中減去IC，或者隔離出IC作為起始零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整?；€的機(jī)械法建立需要將系統(tǒng)處于真空或氣發(fā)來產(chǎn)生出低IC背景?；€一旦決定后就能開始氧化了。
氧化可能包括加熱，UV照射，化學(xué)促進(jìn)劑，催化劑或使用兩個(gè)或多個(gè)上述方法。所有氧化過程都會(huì)產(chǎn)生與水中TOC成比例的CO2。
氧化完成后就可以開始進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)算工作了?？梢栽谠畼悠分袦y(cè)量CO2，也可以測(cè)從液體中分離出的CO2。一些分離裝置包含膜滲透和脫氣步驟。溶于水的CO2可用電導(dǎo)率法檢測(cè)，氣相的CO2可用分光法檢測(cè)（非分散紅外）
根據(jù)條件，可用數(shù)學(xué)算法從TC中減去IC就得到TOC。電導(dǎo)率法測(cè)定是由于TOC氧化后產(chǎn)生了CO2，以致水的電導(dǎo)率增加值。
3．不同的總有機(jī)碳TOC測(cè)定技術(shù)
TOC檢測(cè)方法是FDA提倡的、用于評(píng)估被檢水樣品中所有含碳有機(jī)化合物的方法，廣泛應(yīng)用于質(zhì)控、生產(chǎn)及相關(guān)醫(yī)藥生產(chǎn)設(shè)備的清潔驗(yàn)證等。國際協(xié)調(diào)會(huì)議（ICH）在 美國FDA（CDER & CBER2）的協(xié)助下，于1996 年創(chuàng)建了指導(dǎo)文件Q2B：分析步驟的驗(yàn)證。具體到藥廠水系統(tǒng)，就是如何應(yīng)用這些程序和步驟，以驗(yàn)證TOC方法在清潔驗(yàn)證中的有效性。
TOC測(cè)定技術(shù)之間最主要的不同點(diǎn)有，最初購買價(jià)格，消耗品花費(fèi)（紫外燈，載氣，試劑），維護(hù)和人工（準(zhǔn)備試劑，更換催化劑，維修氣體發(fā)生器，校正的時(shí)間）以及實(shí)驗(yàn)室或在線分析的適應(yīng)性（符合FDA，LIMS/PLC 通訊，周圍條件等）。USP/EP的方法中沒有指定用實(shí)驗(yàn)室法還是在線法，所以使用者應(yīng)選擇最適合自己需要的。
不同技術(shù)和分析方法的檢測(cè)限會(huì)不同，但都必須符合合適藥典的系統(tǒng)適應(yīng)性和TOC檢測(cè)精度的要求。比如，USP要求最小檢測(cè)限是50ppb。每種技術(shù)的分析時(shí)間可以從3～30min不等。校正要求也不同，從每日到每年都有，校正可能是在用戶處可完成，也可能需要送回原廠或者由受訓(xùn)過的人員完成。最重要的差別在于操作費(fèi)用和停機(jī)時(shí)間。
大部分用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析的水樣都含有溶解的CO2。為了準(zhǔn)確的測(cè)定TOC，要使得IC在整個(gè)信號(hào)中的貢獻(xiàn)量最小化。如果IC的存在對(duì)樣品的測(cè)定不利，IC可通過對(duì)水樣抽真空，吹氮?dú)?，或加酸來去除。上述方法不是必需的，除非TOC很低，IC很高。而在大容量制藥供水中的初始IC濃度一般較低，除非樣品暴露在空氣中，通常不需要去除IC，就能準(zhǔn)確測(cè)定TOC。FDA既沒有批準(zhǔn)也沒有不批準(zhǔn)儀器的各種選擇。FDA僅僅是需要用戶確認(rèn)他們的水純凈，依照使用的目的，不斷地符合強(qiáng)制的限值要求。
為了在線測(cè)量TOC（例如不把樣品帶到實(shí)驗(yàn)室），可以在水系統(tǒng)上接出清潔管路，將水流導(dǎo)入TOC儀器的進(jìn)口處。當(dāng)儀器不再使用時(shí)需要適當(dāng)除去樣品線逆流的死角。安裝一個(gè)連續(xù)的旁路或單向閥可預(yù)防逆流。
大部分制藥用水應(yīng)用的在線TOC方法是使用紫外氧化和電導(dǎo)率檢測(cè)進(jìn)行的。這是為低電導(dǎo)率的供水設(shè)計(jì)的。TOC儀器直接與樣品線連接時(shí)，是沒有總無機(jī)碳TIC暴露在空氣中的。盡管通常情況下需要對(duì)背景做些校正，但低電導(dǎo)率的水樣不需要去除TIC。
當(dāng)TOC濃度是500ppb或更少時(shí)，不需要氧化試劑，光催化氧化（有二氧化鈦存在的紫外氧化）已經(jīng)足夠完全氧化了。光催化氧化是適用于按照USP步驟的固定量樣品，部分樣品被測(cè)定。重要的一點(diǎn)是以ppb來計(jì)算TOC時(shí)，要求樣品的TOC被完全氧化。分析儀不能完全氧化樣品就只能提供不正確的讀數(shù)。這就是USP要求所有的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2來測(cè)定的一個(gè)原因。
在線測(cè)定TOC的主要優(yōu)點(diǎn)是無需看管、連續(xù)測(cè)定，可提供水系統(tǒng)的連續(xù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)，具有即刻反應(yīng)干擾發(fā)生的能力，可排除樣品收集、處理與運(yùn)輸中的錯(cuò)誤。在線測(cè)定支持工業(yè)主動(dòng)與藥品的參數(shù)和FDA的PAT（過程分析技術(shù)）相一致。PAT是尋求確保在過程中的藥品質(zhì)量、生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量，通常使用在線的傳感器和分析儀，實(shí)時(shí)分析和矯正反饋，逐漸減少或停止生產(chǎn)后的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。
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