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谈到化学分析,首先想到的是一位化学家在实验室里分析样本的情景。

然而,在工业过程领域,化学分析是一个更为复杂的事情。例如,在金属加工行业,腐蚀是一个复杂的问题。传统的做法(离线分析系统)成本高昂,需要一种更积极主动的方法来预防、识别和制造高质量的金属加工产品。因此,为了满足这些要求,需要一种更全面的样品监测和分析方法。




离线分析系统依赖于分析人员来采集和处理样品,而在线分析系统则能够在实时状态下对多个参数进行持续监测,无需依赖分析人员。

 

需要重温一下关于在线分析、线上分析和线旁分析之间差异的相关知识吗?请阅读我们的博客文章:

我们是先驱者: Metrohm Process Analytics



 过程分析技术(PAT)的实施能够实时呈现一个过程中的实际状况。作为一家完整的解决方案供应商,Metrohm Process Analytics过程分析公司为在线化学分析提供了最佳解决方案。我们致力于通过开发灵活、模块化的过程分析仪来优化过程分析,这些分析仪能够对直接从过程现场采集的代表性样本中的不同分析物进行多项分析。

想了解更多关于 PAT 的信息吗?请查看我们由三部分组成的系列文章,从下面的第一部分开始阅读。

是否要实现自动化?PAT 的优势——第一部分 

2060 IC 过程分析仪

凭借超过 40 年的在线过程分析经验,Metrohm Process Analytics过程分析公司一直致力于创新。2001 年,Metrohm开发出了首个模块化离子色谱IC系统,并且取得了成功。在过去的几年里,Metrohm Process Analytics过程分析公司专注于在其产品中实现更多的模块化灵活性,这促成了下一代过程离子色谱仪的推出:2019 年推出的 2060 IC 过程分析仪(图 1)。它由两个 930 紧凑型离子色谱仪灵活系统组成,并与Metrohm Process Analytics的整个过程分析产品组合(如 2060 IC 过程分析仪)完全协同工作。

图1. 由Metrohm Process Analytics过程分析公司提供的 2060 型过程分析仪。图中所示为触摸屏人机界面、分析用的湿式部分(包含额外的样品制备模块——顶部嵌入件,以及集成的 IC——底部嵌入件)以及试剂箱体。

如需了解有关针对工业领域开发离子色谱解决方案的更多背景信息,请查阅我们之前发布的博客文章,其中介绍了 2060 IC过程分析仪的历史:

瑞士万通离子色谱发展史 – 第二篇章 

瑞士万通离子色谱发展史 – 第三篇章



更多详情:借助 2060 平台,模块化技术达到了新的高度。多达四个湿化学箱体的配置能够实现多种分析模块的组合,从而对多个工艺流进行多参数测量,使得该分析仪在市场上的性能无可匹敌。

图2. 集成于2060 IC过程分析仪的连续淋洗液生成功能。

这种模块化架构提供了额外的可能性,即可以在生产现场的不同位置放置独立的机柜,从而实现对整个生产过程的全方位观察。例如,2060 IC过程分析仪可以设置在不同的位置,以防止化石和核能发电厂中的水蒸汽循环出现腐蚀现象。

2060离子色谱分析仪采用灵活的软件进行管理,能够实现简便高效的控制和编程功能。凭借瑞士万通提供的多种检测器,可以同时对广泛的分析物进行高精度分析。

该系统还配备了可选的(无压力)超纯水系统,用于实现自主运行和可靠的痕量分析。这不仅方便了用户使用,还为无人值守操作提供了持续的淋洗液生产可能性(图 2)。

最后,众所周知的瑞士万通英蓝样品预处理(MISP)技术) 为工艺工程师们提供了额外的优势,能够实现对复杂样品基质的可重复、完全自动化的处理。

主要应用

在许多行业中,采集样本和过程数据(包括腐蚀预防和控制指标)对于高效的企业管理至关重要。为了防止工厂非计划性停机、事故以及对公司资产造成损害,工艺工程师们依靠实验室同事来找出腐蚀问题。将实验室分析结果与工艺环境有效衔接起来的一种非常有效的方法就是采用实时分析监测。

图3. 离线、线旁,在线、线上分析方法在产品及工艺优化方面的差异

优选的在线腐蚀管理

无论是定量检测有害的腐蚀性离子(例如氯化物、硫酸盐或有机酸),测量防腐抑制剂(例如氨、胺类以及成膜胺类),还是检测腐蚀产物,2060 IC 过程分析仪都是实现 24 小时不间断分析的非常适合的解决方案。

在核电厂中,这种分析仪能够测量多种分析物,包括无机阴离子、有机阳离子和脂肪族胺,从而无需使用多台仪器就能全面了解腐蚀迹象。

图4. 从压水堆主循环系统中采集的水样,其中含有 2 克/升的硼酸和 3.3 毫克/升的氢氧化锂,并且添加了 2 微克/升的阴离子(预浓缩体积:2000 微升)。
图5. 压水反应堆主循环系统模拟样本,该样本中含有 2 克/升硼酸和 3.3 毫克/升氢氧化锂,并且已添加 2 微克/升的镍、锌、钙和镁(预浓缩体积:1000 微升)。

该系统能迅速、准确地提供结果,并通过持续将结果与控制值进行比较,为工厂内的腐蚀过程状态提供有价值的见解。通过将结果与特定事件进行关联,可以迅速采取有效的纠正措施,以防止或减少工厂停机时间。

如需了解使用 2060 IC 测量分析仪在核电厂主回路中测定阴离子和阳离子的相关信息,请下载以下免费的应用说明文档。

在线饮用水分析

在饮用水处理厂和饮料灌装公司中,对于像溴酸盐这样的消毒副产物(DBPs)的测定至关重要,因为它们具有致癌性。致癌物质溴酸盐(BrO3-)在饮用水中的推荐浓度上限为 10 微克/升,这一标准由世界卫生组织制定。

如今,离子色谱法已被证实是进行水质分析的最理想常规分析方法,原因在于其具备自动化样品前处理、多种分离机制以及不同类型的检测器等优势。支持这一结论的一些分析标准包括:EPA 300.1、EPA 321.8、ASTM D6581、ISO 11206 和 ISO 15061。

2060 离子色谱分析仪能够实时监测饮用水中溴酸盐的微量含量,这意味着能够实现更高的处理效率,减少进行人工实验室检测所花费的时间,并提供更优质的饮用水。

图6. 所采集的饮用水样本中分别添加了 10 微克/升的亚氯酸盐、溴酸盐、氯酸盐,以及 40 微克/升的硝酸盐、溴化物、100 微克/升的磷酸盐和 500 微克/升的二氯乙酸盐。
图7. 对含 0.5 微克/升溴酸盐的矿泉水样本进行的分析。



如需详细了解如何使用2060 IC过程分析仪对饮用水中的溴酸盐进行在线分析,敬请免费下载本应用文献。

应用文献:使用离子色谱法在线测定饮用水与瓶装水中的溴酸盐及其他消毒副产物

 

监测空气中的气溶胶和气体

全球约 92%的人口居住在未达到世界卫生组织空气质量标准的地区。空气污染会加重已有的健康问题,并缩短人们的寿命。甚至有观点认为,它还与不孕症的成因有关。因此,了解空气污染及其成分对环境和我们健康的影响具有极其重要的意义。

空气污染不仅由气体化合物引起,还由气溶胶和颗粒物(PM)造成。这些极其微小的颗粒会进入肺部并对肺部造成损害;从这些颗粒中,超微颗粒可以通过血液细胞扩散到全身,引发炎症症状。尽管世界各地都在积极探讨和研究这些风险,但目前仍不清楚究竟是哪些化合物会真正造成危害。

因此,对于长期测量的数据需求更为迫切。快速的分析方法以及对周围空气中化学物质浓度的实时测量非常重要,这将有助于我们更好地了解相关情况和影响。

为了实现非常好的的空气质量监测,周围空气中的气体和气溶胶成分必须同时且持续地进行分析,这可以通过在线离子色谱分析法来实现。

Metrohm Process Analytics过程分析公司推出了2060 MARGA(用于监测环境空气中气溶胶和气体的仪器),凭借其双通道离子色谱仪,该仪器能够自动分析收集到的气体和气溶胶样本中的离子。

请在我们的相关博客文章中进一步了解 2060 MARGA 的各项功能。

对有害颗粒物和气溶胶的持续空气质量监测

作者
Ferreira

Andrea Ferreira

Technical Writer
Metrohm Applikon, Schiedam, The Netherlands

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