Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) ist ein Parameter zur Messung der Konzentration von gelöstem und ungelöstem organischen Kohlenstoff in einer Probe und gibt Aufschluss über die Wasserqualität in Forschung, Industrie und öffentlichem Sektor. TOC-Tests können eingesetzt werden, um Verunreinigungen in industriellem Kühlwasser oder Trinkwasser nachzuweisen, die Wirksamkeit von Abwasserbehandlungs- oder Medizinprodukt-Reinigungsprozessen zu bewerten sowie die Wasserqualität für Anwendungen im Gesundheitswesen, in der Pharmaindustrie und in der Halbleiterindustrie zu verifizieren.
Analysierte Parameter
Die TOC-Analyse kann Daten für sechs Kohlenstoffgehalt-Kategorien liefern, die darauf basieren, ob die kohlenstoffhaltigen Verbindungen organischer oder anorganischer Natur sind, ob Partikel gelöst vorliegen und ob die Verbindungen bei Raumtemperatur einen hohen oder niedrigen Dampfdruck aufweisen. Diese Kategorien sind:
Gesamtkohlenstoff (TC)
Gesamter anorganischer Kohlenstoff (TIC)
Gesamtorganischer Kohlenstoff (TOC)
Gelöster organischer Kohlenstoff (DOC)
Flüchtiger organischer Kohlenstoff (VOC) oder ausblasbarer organischer Kohlenstoff (POC)
Nichtflüchtiger organischer Kohlenstoff (NVOC) oder nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff (NPOC)1
Der gesamte organische Kohlenstoff kann bestimmt werden, indem anorganischer Kohlenstoff vor der direkten TOC-Bestimmung durch Ansäuerung aus der Probe entfernt wird. Alternativ kann der TOC indirekt berechnet werden, indem der Gesamtkohlenstoff und der gesamte anorganische Kohlenstoff bestimmt und letzterer von ersterem subtrahiert wird (TOC = TC – TIC).
TOC-Prüfanforderungen für Materialien in Kontakt mit Trinkwasser
Die neue EU-Trinkwasserrichtlinie führt TOC als einen der Indikatorparameter zur Bewertung der Wasserqualität auf.2 Da organischer Kohlenstoff aus Kontaktmaterialien in Wasser migrieren kann, sollte eine TOC-Prüfung durchgeführt werden, um zu beurteilen, ob organische und zementgebundene Materialien, die mit Trinkwasser in Berührung kommen, der Richtlinie entsprechen.
Migrationswasser für die Konformitätsprüfung wird gemäß der Norm EN 12873 gewonnen (Teil 1 für werkseitig hergestellte und Teil 2 für vor Ort aufgebrachte Materialien). Der TOC wird anschließend als nicht ausblasbare organische Kohlenstoffverbindungen nach der Norm EN 1484 bestimmt. Die TOC-Konzentration am Wasserhahn muss schließlich ≤ 0,5 mg/l betragen, entweder nach der 9. Migrationsperiode bei Kaltwasser- oder nach der 22. Migrationsperiode bei Warmwasseranwendungen.3
Analyse von Umweltproben und Abfallmaterialien
TOC ist auch ein wichtiger Parameter bei der Abfallcharakterisierung, beispielsweise zur Beurteilung der Eignung von Materialien für die Deponierung. Die Norm EN 13137 wird häufig verwendet, um Schlämme, Sedimente und Abfälle auf organischen Kohlenstoff zu prüfen. Die Norm umfasst zwei Prüfmethoden: die indirekte und die direkte Methode. Die indirekte Methode ist zu bevorzugen, wenn die Probe flüchtige organische Verbindungen enthält, da diese während der Ansäuerung zur Entfernung von anorganischem Kohlenstoff verdampfen können, was zu fehlerhaften Ergebnissen führt.4
TOC-Analyse von Reinstwasser
Einige Branchen, wie z. B. Halbleiter, Pharmazeutika und Medizinprodukte, benötigen in ihrem Betrieb Reinstwasser. Das Europäische Arzneibuch, die primäre Quelle offizieller Qualitätsstandards für Arzneimittel und deren Inhaltsstoffe in Europa, beschreibt die Methoden zur TOC-Analyse in Abschnitt 2.2.44. Anstatt eine spezifische Testmethode vorzuschreiben, beschreibt das Arzneibuch Verfahren zur Qualifizierung der gewählten Methode und zur Interpretation der Ergebnisse. Da Reinstwasser nur Spurenmengen an organischem Kohlenstoff enthalten kann, sollte die Nachweisgrenze bei 0,05 mg/L (50 ppb) oder darunter liegen.5
TOC in der Reinigungsvalidierung
In Reinigungsvalidierungsstudien für Medizinprodukte ist TOC einer der am häufigsten verwendeten quantitativen Parameter zur Beurteilung der Wirksamkeit des Reinigungsprozesses, da das Vorhandensein von restlichem organischem Kohlenstoff auf dem Gerät nach der Reinigung darauf hinweist, dass die Methode nicht alle organischen Verunreinigungen effektiv entfernt. Neben TOC wird empfohlen, mindestens einen weiteren Parameter wie Protein oder Hämoglobin zu verwenden, um ein umfassenderes Bild der nach der Reinigung verbleibenden Kontaminanten zu erhalten.6
Measurlabs bietet eine Vielzahl von TOC-Testdienstleistungen an, darunter TOC- und TIC-Analysen mit niedrigen Nachweisgrenzen für Reinstwasserproben. Wenn Sie mehr über die Testoptionen erfahren möchten, wenden Sie sich bitte über das untenstehende Formular an unsere Experten.
Quellenverzeichnis
1 Eine Beschreibung der Kategorien findet sich in Abschnitt 3: Definitionen der Norm EN 1484 mit dem Titel „Wasseranalytik – Anleitungen zur Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) und des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC)“.
2 Anhang I, Teil C, Richtlinie (EU) 2020/2184.
3 Abschnitt 4.2.4. Kriterien für das Bestehen bzw. Nichtbestehen der TOC-Prüfung in Anhang I und Anhang III der Anhänge 1 bis 4 des Durchführungsbeschlusses der Kommission zur Festlegung von Vorschriften für die Anwendung der Richtlinie (EU) 2020/2184.
4 BS EN 13137:2001 Charakterisierung von Abfällen – Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) in Abfällen, Schlämmen und Sedimenten.
5 Europäisches Arzneibuch, 2.2.44, Gesamter organischer Kohlenstoff in Wasser für pharmazeutische Zwecke.
6 Die Empfehlung, zwei Validierungsmethoden wie TOC und Proteinzählung zu verwenden, wird von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) auf Seite 24 eines Leitfadens mit dem Titel „Reprocessing Medical Devices in Health Care Settings: Validation Methods and Labeling