TOC分析仪
TOC测试是一种检测制药用水的有机碳污染水平的灵敏测试，使用正确校验和验证的分析仪，并控制TOC在500μg/L以下是强制性的。有机物具有各种各样的特性，但是它们共同的特性是分子中都存在碳。TOC分析的基本原理是将水中的有机物氧化为二氧化碳，然后对二氧化碳进行检测。
各种TOC分析仪的设计原理上的差异，主要体现在有机物氧化方式不同和二氧化碳检测方式不同两个方面。目前，商品化TOC分析仪的氧化方式主要有7种，分别为高温燃烧氧化、超临界水氧化、紫外氧化、紫外加二氧化钛氧化、加热过硫酸盐氧化、紫外加过硫酸盐氧化及加热紫外过硫酸盐氧化。
紫外氧化是制药行业在线TOC分析仪的氧化原理。水中的有机物在紫外灯照射下，被氧化为二氧化碳。此方法的优点是无试剂、无催化剂中毒、保养简单；缺点是对较高浓度的TOC氧化能力不足 (通常仅适用于TOC低于2.5mg/L的水样)、对颗粒物氧化不完全、需更换灯管。大多数制药用水在线TOC测量方法都通过下面步骤完成：
测量或脱除无机碳，测量背景电导率数值或通过酸化和脱气的方法脱除
使用紫外线、化学物质和/或加热的方法氧化
通过直接电导率检测、非分散红外探测 (NDIR, Non-dispersive Infrared) 或选择性薄膜电导率检测的方法测量二氧化碳。
TOC分析仪分为离线便携式与在线固定式两种 (图12.42)。离线便携式TOC分析仪主要用于实验室的快速取样、水系统快速认证和故障排查，具有便于携带、 快速检测、消除取样误差等特点。在线TOC分析仪为固定安装于制药用水系统管道上，主要优点是无需看管、连续测定，可提供水系统的连续趋势监测，具有即刻反应污染发生的能力，可排除样品收集、处理与运输中的错误。大部分 制药用水应用的在线TOC方法是使用紫外氧化和电导率检测进行的。这是为低电导率的供水设计的。TOC仪器直接与样品管道连接时，样品不和空气接触，不会增加总无机碳TIC。尽管通常情况下需要对背景做些校正，但低电导率的水样不需要去除TIC。
在线TOC分析仪器常采用批次处理或连续测量技术。以连续测量技术为例，TOC分析仪先连续测量进样水的电导率 (包括无机碳)，然后连续流经UV氧化腔，样品中的有机物分解成无机物，再测量电导率，根据电导率的增量计算TOC浓度 (图12.43)，该测量技术为连续进样、快速连续测量，可每秒刷新一次测量数值。
另一种较为科学的测定方法为选择性薄膜电导率检测法 (图12.44)。该法的基本原理为: 有机 物被氧化生成的二氧化碳, 从样品水一侧穿过对二氧化碳的有选择性渗透膜进入到仅含去离子水的另 一侧, 样品电离反应生成碳酸氢根离子与氢离子, 使水的电导率升高, 测定此时的电导率升高变化, 表征了二氧化碳的浓度。
选择性薄膜电导率检测法的优点是可检测去离子水和非去离子水、 灵敏度高、 选择性和精确度 好、校准稳定， 适用于固定在线检测与离线便携检测。 由于有效地排除了杂离子的影响，选择性薄膜电导率检测法在保留了电导率法非常高的灵敏度的同时，实现了对二氧化碳的选择性检测，它也是目前对纯化水与注射用水较为适用的检测方法。
不同的TOC测定技术与在线分析方法的检测限会不同，但都必须符合药典的系统适应性和TOC检测精度的要求。比如，ChP、USP要求最小检测限是50μg/L。每种技术的分析时间可以从3~ 30min不等，校正要求也不同，从每日到每年都有，校正可能是在用户处可完成，也可能需要送回原厂或者由受训过的人员完成。例如，TOC分析仪校准时，先要使用设备校准电导率传感器，再使用有机物标准溶液进行系统校准，通常使用250μg/L与500μg/L的蔗糖溶液。 为了确保TOC分析能够充分氧化不同类型的有机物，全球药典都要求对TOC分析仪进行系统适用性测试 (SST)。该测试包括测量TOC分析仪容易氧化和更难氧化两种有机物溶液。一种是蔗糖溶液，另一种是1,4 -对苯醌溶液，两种标准溶液的的TOC浓度都是500μg/L。两种溶液的测量数值分别减去空白水测量数值后的比值必须在85%~115%，则认为系统适用性测试通过。
要确认使用在保质期内的TOC校准和系统适用性溶液，这个非常重要。因为这些溶液不稳定，长时间放置或在暴光情况下容易分解，甚至滋生微生物，通常，测试溶液的保质期只有几个星期。
