Silicijev dioksid je eno najškodljivejših sledovnih onesnaževal v sistemih visokočiste vode in pojavlja se v dveh panogah, ki ga ne moreta zanemariti.
V proizvodnji električne energije raztopljeni silicijev dioksid s paro prehaja naprej, se odlaga na lopaticah turbin in povzroča obloge na površinah kotlov, kar zmanjšuje učinkovitost in skrajšuje življenjsko dobo komponent. V proizvodnji polprevodnikov silicijev dioksid v sledovih v območju pod ppb v ultračisti vodi (UPW) onesnažuje rezine, povzroča napake in zmanjšuje izkoristek proizvodnje.
Koncentracije, ki so pomembne, so prenizke in preveč prehodne, da bi jih laboratorijsko vzorčenje pravočasno zajelo; zato jih je treba spremljati neprekinjeno, na spletu in v realnem času, da se zaščiti proces.
Kako torej deluje spletno merjenje silicijevega dioksida? Ta stran pojasnjuje kombinacijo silikomolibdatne kemije, fotometrije na osnovi LED in zasnove priprave vzorca, ki analizatorjem omogoča zanesljive odčitke silicijevega dioksida v območju pod ppb.
Silicije v vodi ni v eni sami obliki. Pojavlja se v več oblikah, vključno z reaktivno (monomerno), polimerno in koloidno, vendar spletni analizatorji merijo samo reaktivni delež.
Ta razlika je pomembna, ker je reaktivna silicije oblika, ki sodeluje pri nastajanju oblog na turbinskih lopaticah in pri nalaganju na površinah rezin. Je tudi oblika, ki se odziva na kolorimetrično reakcijo, uporabljeno v vsakem spletnem analizatorju vodne kemije na trgu.
Če merite silicije na spletu, na to, kaj je dejansko mogoče, vplivajo tri omejitve:
Kemija energetskega cikla in UPW zahtevata zaznavanje v območju pod ppb. Večina analitskih metod se na tej ravni ne loči jasno.
Raztopljene snovi, zlasti fosfat, reagirajo z istim molibdatnim reagentom, ki se uporablja za zaznavanje silicijevega dioksida, in lahko, če niso kemijsko maskirane, povzročijo konkurenčno barvno reakcijo.
Merjenje pod ppb zahteva reprezentativen, stabilen vzorec prostornine v vsakem ciklu. Nihanja v pretoku ali tlaku povzročajo napake, ki preglasijo signal.
Spodaj opisano merilno načelo neposredno obravnava vsako od teh omejitev.
Spletni analizatorji silicije uporabljajo mokrokemijsko metodo, imenovano silikomolibdatna kolorimetrija. To načelo se že desetletja uporablja v laboratorijski analizi, sodobni spletni analizatorji pa ga avtomatizirajo kot zaporedni cikel reagentov. Spodaj je prikazan potek, kot poteka v METTLER TOLEDO 2850Si.
Merilna metoda 2850Si je skladna s preskusno metodo ASTM D7126, standardom za spletno kolorimetrično merjenje silicije.
Celoten cikel je samostojen, poteka samodejno in se ponavlja v določenem časovnem intervalu. Rezultat je neprekinjen zapis reaktivne silicije v toku vzorca.
Analizator silicije in fosfatov 2850Si podpira združene spletne merilne zmožnosti analizatorja silicije in fosfatov. To prihrani dragocen čas in stroške vzdrževanja, saj je več funkcionalnosti združenih v eni sami napravi. Videoposnetek pojasnjuje, kako silikomolibdatni kompleks povzroči spremembo barve, ki omogoča analizatorju silicije in fosfatov merjenje koncentracij silicije in fosfatov.
Dajanje fosfata je del nadzora kemije kotlovske vode pri proizvodnji električne energije. Če merite silicij v ultraprečiščeni vodi za polprevodniške ali mikroelektronske aplikacije, ta razdelek ne velja za vašo namestitev.
Pri modelih, ki omogočajo merjenje fosfata, se takoj po silicijevem ciklu izvede drugi cikel, pri čemer je korak z oksalno kislino izpuščen. Brez maskirnega reagenta fosfat reagira z molibdatom in tvori svoj barvni kompleks, ki se meri fotometrično na enak način kot silicij. Ta dvociklična zasnova zagotavlja oba rezultata iz enega samega instrumenta brez medsebojnega vpliva.
Pri kemiji v energetskem ciklu je to pomembno, ker sta silicij in fosfat oba ključna parametra in sta zgodovinsko zahtevala dva ločena analizatorja. Združitev obeh v en instrument zmanjša prostor, logistiko reagentov in stroške kalibracije.
Več o nadzoru fosfata pri kemiji energetskega cikla si oglejte v našem belem papirju o merjenju silicija in fosfata.
Večina spletnih analizatorjev silicija v industrijski uporabi temelji na reagentih in uporablja zgoraj opisano kemijo silikomolibdata. Obstajajo tudi pristopi brez reagentov, navadno na podlagi neposredne UV-absorpcije ali drugih optičnih tehnik, vendar imajo pri koncentracijah pod ppb, ki jih zahtevajo energetski sektor in polprevodniške aplikacije, praktične omejitve.
Kolorimetrična metoda zelo majhno količino silicija pretvori v merljiv optični signal, zato ostaja standard za delo pri sledovih.
Pri primerjavi analizatorjev na osnovi reagentov in brez reagentov je pošten kompromis poraba reagentov. Analizatorji na mokrokemijski osnovi potrebujejo zalogo reagentov, menjava reagentov pa pomeni obratovalni strošek v času, materialu in ravnanju z odpadki. To je upravičen dejavnik pri izbiri analizatorja in eno od področij, kjer je sodobna zasnova analizatorjev dosegla merljiv napredek.
2850Si na primer uporablja do 75 odstotkov manj reagentov kot primerljivi analizatorji, kar podaljšuje servisne intervale in zmanjšuje vzdrževalne obremenitve za upravljavce obrata in ekipe za komunalne sisteme v tovarnah.
Dobra kemija sama po sebi ni dovolj. Kolorimetrična reakcija, ki na laboratorijski mizi deluje popolnoma, lahko pri procesnem merjenju kljub temu odpove, če inženirska zasnova okoli nje ne zdrži. Naslednje tri značilnosti zasnove analizatorja ločijo industrijski analizator od laboratorijske metode:
Prelivna komora ustvarja stalen tlačni dovod na vstopu vzorca zaradi gravitacije, ne glede na nihanja pretoka pred njo. To v reakcijsko komoro ob vsakem ciklu dovede reprezentativen, stabilen vzorec, kar je predpogoj za ponovljivost pod ppb. Brez tega bi že sama hidravlična šuma presegla signal.
Celotno zaporedje odvzema vzorca, ničelne kalibracije, dodajanja reagenta, razvoja barve, fotometrične meritve in poročanja rezultatov poteka brez posredovanja operaterja, v ciklu, nastavljivem od 10 minut naprej, pri čemer je 20 minut tipično. Modeli z zmogljivostjo za fosfat izvajajo drugi cikel z isto avtomatizacijo. Čas cikla je dovolj kratek, da je izhod uporaben za procesni nadzor in ne le za vodenje evidenc.
Če morate pokriti več vzorčnih točk - UPW polirno zanko v proizvodnem obratu ali več lokacij po ciklu parne vode - lahko en analizator zaporedno prehaja med njimi in vsako meri po vrsti. 2850Si podpira do štiri tokove iz ene same kompaktne postavitve, kar je pogosto razlika med spremljanjem vsega, kar je pomembno, in spremljanjem le tistega, kar dopušča proračun.
Če ocenjujete 2850Si za proizvodnjo električne energije ali polprevodniški UPW, je tukaj prikazano, kako se vsako od zgornjih načel izraža v samem instrumentu.
Zaznavanje silike v območju pod ppb za nadzor kakovosti ultračiste vode v tovarnah polprevodnikov in mikroelektronike, kjer je izkoristek rezin odvisen od potrditve, da je silika pod mejo zaznave na izhodu polirne zanke. |
Zaznavanje silike v območju pod ppb za kemijo energetskega kroga in spremljanje čistosti pare, kjer zgodnje zaznavanje preboja silike ščiti turbinske lopatice in notranje dele kotla. |
Do 75 odstotkov manjša poraba reagentov kot pri primerljivih analizatorjih, kar podaljšuje servisne intervale in zmanjšuje obratovalne stroške. |
Do štiri zaporedja tokov z ene same površine, kar omogoča pokrivanje več mest vzorčenja v tovarni ali več lokacij v energetskem krogu z enim instrumentom. |
Inteligentna diagnostika za porabo reagentov, stanje cevi in status filtra, ki podpira proaktivno načrtovanje vzdrževanja namesto odzivanja na okvare po njihovem nastanku. |
Vgrajen oddajnik M800 z vmesnikom, ki vodi skozi nastavitve in poenostavlja uporabo, tako da sta konfiguracija in izhod signala obravnavana v eni enoti. |
Kombinirano spremljanje silike in fosfatov je na voljo pri modelih za elektrarne ter omogoča zaznavanje silike v območju pod ppb in fosfatov v območju ppm z enim analizatorjem z uporabo zgoraj opisane dvo-ciklične arhitekture. |
Ne glede na to, ali varujete turbino, usposabljate zanko UPW ali zamenjujete zastarel analizator, je delovno načelo temelj. 2850Si ga zanesljivo uporablja pri ravneh pod ppb, zasnova okoli njega pa znižuje skupne stroške lastništva—manj reagenta za nakup in odlaganje, več merilnih mest na instrument ter diagnostika, ki opozori na vzdrževanje, preden to povzroči izpad delovanja.
