Total organic carbon: differenze tra le versioni

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Il '''Total organic carbon''' - in italiano ''Carbonio organico totale'', spesso abbreviato in ('''TOC''') - è una misura della quantità di [[carbonio]] legato in un [[composto organico]] ed è spesso utilizzato come indicatore non-specifico della qualità delle acque o nell'analisi dei [[fumo|fumi]] risultanti dai processi di combustione come indice del livello di completezza della combustione stessa.

== Determinazione del TOC in un campione liquido ==

È un'analisi molto importante nella determinazione dei contaminanti organici nell'acqua potabile e nell'acqua per uso farmaceutico, mentre nell'industria si usa per le analisi sull' acque di raffreddamento e quella usata nella fabbricazione di semiconduttori. Le analisi possono essere condotte in maniera continua, mediante analizzatori in linea, oppure in laboratorio.

=== Classificazione del carbonio in un campione d'acqua ===

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Per differenziare le diverse frazioni di carbonio sono stati individuati tre parametri:

* '''TC''' Carbonio totale (somma di TIC e TOC)

* '''TIC''' Carbonio inorganico totale

* '''TOC''' Carbonio organico totale che a sua volta è presente in due differenti fasi:

:** '''POCDOC''' ''Carbonio organico particolatodisciolto'' - frazione organica di carbonio trattenutache dallapassa attraverso una membrana. filtrante da 0,45 [[µm]]

:** '''DOCPOC''' ''Carbonio organico discioltoparticolato'' - frazione organica di carbonio chetrattenuta passa attraverso unadalla membrana filtrante da 0,45 [[µm]].

:* '''POC''' ''Carbonio organico particolato'' frazione di carbonio trattenuta dalla membrana.

Pertanto per operare una corretta misura di TOC occorre tener conto del carbonio inorganico presente nel campione (nell'acqua pura il carbonio inorganico può essere presente in quantità anche 20 volte superiore al carbonio organico). Per ottenere un valore esatto di TOC si può procedere in due modi:

* Sottrarre il valore di carbonio inorganico (TIC) al valore ottenuto nell'analisi (TC), ottenendo così il TOC.

* Rimuovere la porzione di carbonio inorganico prima dell'analisi, solitamente mediante acidificazione del campione (ad esempio mediante l'aggiunta di [[acido cloridrico|HCl]]) che permetta lo [[strippaggio]] della CO₂ in soluzione. In questo modo però si rischia di perdere la frazione di componenti organici volatili ('''VOC''') presente nel campione.

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In un analizzatore che utilizza questo metodo, metà del campione viene prima mandato in una camera dove viene acidificato (solitamente tramite [[acido fosforico]]) per trasformare tutto il carbonio inorganico in CO₂ mediante la seguente reazione:

:<chem>CO3^2- + 2 H+ -> CO2(g) + H2O</chem>

CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃^- ⇄ 2 H⁺ + CO₃^2-

e viene poi mandato a un analizzatore per la misurazione della CO₂. L'altra metà del campione viene iniettata in una camera di combustione in cui la temperatura viene portata a 600-700&nbsp;°C, e in alcuni casi sino a 1200&nbsp;°C. Qui tutto il carbonio reagisce con l'ossigeno formando anidride carbonica. Il campione è quindi mandato in una camera di raffreddamento e infine all'analizzatore di CO₂. Solitamente l'analizzatore usato è uno [[spettrofotometro]] non-dispersivo a [[infrarossi]]. Il TOC è determinato sottraendo al carbonio totale ricavato dal campione sottoposto a combustione il carbonio inorganico totale ricavato dal campione acidificato.

* '''Ossidazione a umido'''

Negli analizzatori che usano questo metodo, il campione viene iniettato in una camera di reazione assieme ad acido fosforico e a [[persolfato di ammonio]] e poi separato in due frazioni. Sulla prima metà viene misurata la frazione di carbonio inorganico con lo stesso metodo degli analizzatori a combustione. L'altra metà invece è inviata in una camera di ossidazione dove è bombardata con raggi [[Radiazione ultravioletta|ultravioletti]] da una lampada a vapore di [[mercurio (elemento chimico)|mercurio]]. In questo modo si formano dei [[Radicale libero|radicali liberi]] dal persolfato che reagiscono con tutto il carbonio disponibile per formare anidride carbonica. Entrambi i campioni vengono poi fatti passare su delle membrane che misurano la loro [[conduttività elettrica|conduttività]] e tramite una relazione ricavano la quantità di CO₂ presente.

La determinazione del Carbonio Organico Totale (TOC o COT) è la quantizzazione della presenza, all'interno di un gas, liquido o solito, di composti del carbonio legati con atomi di Idrogeno ([[idrocarburo | idrocarburi]]).

== Determinazione del TOC nei fumi ==

Il valore del Carbonio Organico Totale è molto utilizzato per la verifica dei [[fumo|fumi]] risultanti dai processi di combustione in modo da poter determinare il livello di completezza della combustione stessa. Nel caso di combustione incompleta, vi sarà una rilevante presenza di [[idrocarburo|idrocarburi]] tale da poter portare ad un certo livello di nocività.

Vi sono vari metodi per determinare la quantità di TOC presente all'interno di un [[fumo]], il più utilizzato è per mezzo del [[FlameRivelatore Ionizationa ionizzazione Detectordi fiamma|Flame Ionization Detector (FID)]] che, con una un'analisi di tipo quantitativo, permette di conoscere la quantità di idrocarburi presenti ma non la qualità (per quest'ultima è necessaria la [[gascromatografia]] od altri procedimenti più mirati di analisi).

== AltreRicerca Applicazionidi idrocarburi ==

Le analisi di TOC vengono utilizzate anche nel campo della ricerca di [[petrolio]] per compiere analisi sulle rocce delle zone in cui si sospetta esserci un giacimento.

Il TOC è definito come il peso espresso in percentuale di carbonio organico relativamente al peso complessivo della roccia. È un parametro fondamentale per ricavare la quantità teorica di [[idrocarburo|idrocarburi]] che possono essere generati da una [[roccia madre]]. Nell'analisi naftometrica è il primo parametro che viene valutato. Con questa metodologia si va a valutare la quantità di CO₂ che viene prodotta dalla combustione di un campione di roccia, solitamente preso dai detriti di perforazione o da una [[carotaggio|carota]], precedentemente trattato tramite il pirolizzatore Rock-Eval. Esso infatti potrebbe contenere dell'olio proveniente dai [[fango di perforazione|fanghi di perforazione]] che andrebbe a falsare i risultati e quindi l'interpretazione. Per ovviare a questo la roccia viene lavata per poi essere frantumata e pesata (200&nbsp;mg circa) La fase successiva è la decarbonatazione, che consiste nell'eliminare il carbonio inorganico che può essere presente nei minerali costituenti la roccia (in particolare [[calcite]], [[aragonite]] e [[dolomia]]) e negli eventuali gusci [[fossile|fossili]] presenti. L'operazione consiste nel lasciare il campione immerso in HCl 9% per alcune ore e nel caso trattarlo successivamente con acido a maggiore concentrazione. Infine si lava il restante materiale con acqua. Il campione viene quindi essiccato e sottoposto a riscaldamento fino a 1000&nbsp;°C in flusso di ossigeno così che il carbonio possa unirsi all'ossigeno formando [[Molecola|molecole]] di CO₂ che viene rilevata tramite un contatore ad infrarossi che lavora sulla stessa [[lunghezza d'onda]] dell'anidride carbonica. Il tutto poi viene trasformato in un impulso elettrico proporzionale alla quantità di CO₂ e otteniamo il valore del TOC.

== Bibliografia ==

* [http://www.iss.it/binary/aqua/cont/TOC_14aprile2005.1161254593.pdf Metodi analitici ufficiali per le acque destinate al consumo umano ai sensi del D.Lgs. 31/2001]

== Bibliografia ==

{{Portale|Ingegneria|Chimica}}

* [{{cita web | 1 = http://www.iss.it/binary/aqua/cont/TOC_14aprile2005.1161254593.pdf | 2 = Metodi analitici ufficiali per le acque destinate al consumo umano ai sensi del D.Lgs. 31/2001] | accesso = 3 febbraio 2007 | dataarchivio = 27 settembre 2007 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20070927023019/http://www.iss.it/binary/aqua/cont/TOC_14aprile2005.1161254593.pdf | urlmorto = sì }}

== Voci correlate ==

* [[Acque reflue]]

* [[Domanda biochimica di ossigeno]] (BOD)

* [[Impianto di depurazione]]

* [[Domanda chimica di ossigeno]] (COD)

{{Portale|chimica|ingegneria}}

[[Categoria:Chimica ambientale]]

[[Categoria:Ingegneria per l'ambiente e il territorioambientale]]

[[Categoria:Ingegneria chimica]]

[[Categoria:Geologia degli idrocarburi]]

[[cs:Celkový organický uhlík]]

[[de:Gesamter organischer Kohlenstoff]]

[[en:Total organic carbon]]

[[ja:全有機炭素]]

[[pl:Węgiel organiczny]]

[[sv:TOC]]

[[zh:总有机碳量]]