在工業(yè)和環(huán)境過(guò)程監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析中,存在各種不同的應(yīng)用和挑戰(zhàn)——因?yàn)樗粌H僅是水。水必須滿足的要求因應(yīng)用領(lǐng)域、成分和檢測(cè)數(shù)據(jù)的用途而異。例如,在半導(dǎo)體制造和芯片生產(chǎn)中,需要超純水并且必須不含污染物。而對(duì)于飲用水來(lái)說(shuō),需要一定量的溶解礦物質(zhì),同時(shí)不得含有任何細(xì)菌或其他致病物質(zhì)。
這些與應(yīng)用有關(guān)的具體要求還對(duì)水處理和各工藝監(jiān)測(cè)產(chǎn)生影響。讓我們通過(guò)不同的有機(jī)污染監(jiān)測(cè)示例來(lái)仔細(xì)研究這些影響。
水體中有機(jī)成分的污染是一個(gè)重要的分析參數(shù)。有機(jī)化合物可能會(huì)破壞工藝過(guò)程,或在某些情況下,盡管有機(jī)物可以接受,但必須了解其濃度并定期監(jiān)測(cè),以便正確控制工藝過(guò)程。
實(shí)驗(yàn)室分析仍經(jīng)常使用化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)來(lái)確定有機(jī)污染的程度。但是,在線分析對(duì)于更精確地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程以及提高自動(dòng)化程度來(lái)說(shuō),變得越來(lái)越重要。BOD分析需要5天時(shí)間,因此不能用于在線監(jiān)測(cè)。由于COD分析時(shí)間需要2-3小時(shí),且使用高毒性試劑,COD分析也不適合。相反,多年來(lái),總有機(jī)碳TOC檢測(cè)一直處于主導(dǎo)地位,用于快速監(jiān)測(cè)有機(jī)污染,尤其是在工業(yè)領(lǐng)域。TOC也越來(lái)越多地應(yīng)用于環(huán)境分析領(lǐng)域。
與COD相比,TOC監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是使用無(wú)毒試劑且檢測(cè)時(shí)間僅需幾分鐘。此外,取決于所選擇的檢測(cè)技術(shù),TOC分析可以在更大的濃度范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)具有更高的精度。所有TOC分析儀的基本原理都是基于有機(jī)碳氧化形成二氧化碳。通過(guò)檢測(cè)CO2,可以直接測(cè)定TOC含量。
有多種不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一檢測(cè)目標(biāo)。以下示例展示了與在線TOC監(jiān)測(cè)要求相關(guān)的外部因素可能帶來(lái)的不同挑戰(zhàn)。通過(guò)采用正確的監(jiān)測(cè)技術(shù),就可以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
例1. 污水處理廠進(jìn)水
確定廢水處理廠進(jìn)水中的有機(jī)負(fù)荷對(duì)TOC分析儀提出了多項(xiàng)挑戰(zhàn)。一方面,污染程度可能差異很大。這種情況主要發(fā)生在工業(yè)應(yīng)用中,當(dāng)批量工藝過(guò)程中的廢水被排放或意外發(fā)生液體泄漏的時(shí)候。同時(shí),這些有機(jī)物可能由難以分解的高度復(fù)雜的組分組成。此外,進(jìn)水中可能會(huì)出現(xiàn)較高濃度的未溶解顆粒和溶解的無(wú)機(jī)成分(例如鹽)。
此應(yīng)用對(duì)在線TOC分析儀的要求主要體現(xiàn)在穩(wěn)健性方面。合適的監(jiān)測(cè)儀表必須能檢測(cè)出大跨度濃度波動(dòng),其波動(dòng)范圍可能在遠(yuǎn)低于100 ppm至高達(dá)數(shù)萬(wàn)ppm之間。同樣,監(jiān)測(cè)儀表還必須足夠穩(wěn)健,以檢測(cè)更高濃度的溶解成分和顆粒成分。
后者很容易導(dǎo)致內(nèi)徑較小的設(shè)備內(nèi)部管道系統(tǒng)發(fā)生堵塞。此外,此類儀表在工藝過(guò)程中的安裝條件往往很苛刻,這就需要穩(wěn)健的設(shè)計(jì)。
然而,了解有機(jī)負(fù)荷是優(yōu)化后續(xù)清潔步驟的重要參數(shù)。在線TOC監(jiān)測(cè)可以確保在有機(jī)負(fù)荷發(fā)生偏差時(shí),生物處理階段不會(huì)過(guò)載。過(guò)載會(huì)殺死分解有機(jī)物所需的細(xì)菌。在此情況下,由于適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)工具可以快速識(shí)別高有機(jī)負(fù)荷,因此可以將相應(yīng)部分的進(jìn)水有效地轉(zhuǎn)移到緩沖池并維持細(xì)菌的健康。在負(fù)荷較低時(shí),可以將高度污染的水回流。同樣,在厭氧反應(yīng)器中,要注意確保進(jìn)水濃度盡可能恒定,以實(shí)現(xiàn)最佳的降解結(jié)果。反之,如果進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷過(guò)低,可根據(jù)TOC檢測(cè)添加甲醇等有機(jī)物,使細(xì)菌有足夠的食物進(jìn)行高效降解。
例2. 污水處理廠排水
污水處理廠出TOC監(jiān)測(cè)主要用于檢查排水是否符合規(guī)定的排放限值。同時(shí),它可以顯示污水處理廠內(nèi)的降解過(guò)程是否正常進(jìn)行。在這些情況下,可以避免因超過(guò)限值而產(chǎn)生的罰款,并實(shí)現(xiàn)監(jiān)管合規(guī)。
廢水在經(jīng)過(guò)處理后,出水TOC濃度值明顯低于進(jìn)水。然而,殘留的有機(jī)物通常是那些難以降解的物質(zhì)。必須對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行精確檢測(cè),以便發(fā)現(xiàn)何時(shí)超過(guò)限值。因此,分析儀必須提供高度的可靠性,例如,捕獲所有有機(jī)碳并具有廣泛的自我監(jiān)測(cè)功能。自動(dòng)驗(yàn)證檢測(cè)或校準(zhǔn)應(yīng)確保檢測(cè)值始終正確。此外,可以使用自診斷功能來(lái)檢查設(shè)備的整體狀態(tài),并依此開(kāi)展預(yù)防性維護(hù)工作。這延長(zhǎng)了分析儀的在線時(shí)間,并確保對(duì)限值進(jìn)行無(wú)縫監(jiān)測(cè),以滿足法規(guī)要求。
例3. 冷凝水回用中的泄漏監(jiān)測(cè)
在工業(yè)應(yīng)用中,蒸汽是較常用的傳熱介質(zhì)。蒸汽發(fā)生用水必須滿足特殊要求,以避免在鍋爐和蒸汽階段出現(xiàn)問(wèn)題。要求對(duì)水進(jìn)行預(yù)處理并添加水處理化學(xué)品。主要是抑制沉積物的形成和腐蝕。當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)會(huì)殘留溶解的物質(zhì),形成水垢,導(dǎo)致鍋爐中污泥積聚。但是,也會(huì)有蒸汽揮發(fā)性無(wú)機(jī)物和有機(jī)物進(jìn)入氣相并會(huì)積聚在管道和換熱器中。這不僅減小了蒸汽通過(guò)的路徑寬度,而且沉積物還降低了熱傳遞,從而導(dǎo)致能量損失。此外,由于會(huì)造成一定的溫度梯度,沉積物產(chǎn)生熱應(yīng)力,從而導(dǎo)致微小開(kāi)裂和泄漏。
腐蝕主要是由pH值過(guò)低引起。有機(jī)雜質(zhì)在這里起著主要作用,因?yàn)樵阱仩t和蒸汽高溫條件下,許多有機(jī)物分解并形成有機(jī)酸。這降低了蒸汽中的pH值,并加劇腐蝕,直至形成泄漏。
除了預(yù)處理過(guò)程中去除不徹DI外,有機(jī)物主要通過(guò)小泄漏進(jìn)入蒸汽循環(huán)。由于鍋爐水的處理復(fù)雜且昂貴,通常大部分冷凝蒸汽被返回。如果有機(jī)物通過(guò)熱交換器中的小孔逸出到冷凝水中,它就會(huì)返回蒸汽循環(huán)。
由于大多數(shù)有機(jī)物在分解之前并非離子態(tài),因此傳統(tǒng)的電導(dǎo)率測(cè)量無(wú)法檢測(cè)到它們,也無(wú)法做到準(zhǔn)確記錄。在這里,TOC提供了一個(gè)解決方案。
在此應(yīng)用中,TOC分析儀面臨的挑戰(zhàn)是快速響應(yīng)。與廢水相比,除檢測(cè)范圍更低外,檢測(cè)周期也很重要,因?yàn)闄z測(cè)目標(biāo)是在被污染的冷凝水返回鍋爐給水前就應(yīng)該檢測(cè)到是否發(fā)生了泄漏,從而避免花費(fèi)巨大財(cái)力來(lái)更換鍋爐給水。因此,更短的檢測(cè)周期幾乎可以無(wú)縫監(jiān)測(cè)冷凝水,從而在污染成為問(wèn)題前及時(shí)采取糾正措施。
Sievers® TOC-R3是一款在線TOC分析儀,可滿足常見(jiàn)工業(yè)工藝監(jiān)測(cè)應(yīng)用面臨的上述挑戰(zhàn)。1200℃無(wú)催化劑高溫消解能夠在較寬的檢測(cè)范圍內(nèi)氧化復(fù)雜和顆粒有機(jī)碳。分析儀系統(tǒng)采用大內(nèi)徑管,可防止含顆粒的樣品造成堵塞,該設(shè)計(jì)專門針對(duì)工業(yè)應(yīng)用,使分析儀對(duì)環(huán)境條件不敏感。TOC-R3強(qiáng)大的自我監(jiān)測(cè)功能為預(yù)防性維護(hù)提供信息,并提供了泄漏檢測(cè)專門選項(xiàng),可以非??焖俚貙?duì)泄漏進(jìn)行檢測(cè)。遠(yuǎn)程診斷和控制有助于增強(qiáng)故障排除,以避免停機(jī)。通過(guò)這些功能,可以應(yīng)對(duì)有機(jī)污染監(jiān)測(cè)所面臨的最重要挑戰(zhàn)——穩(wěn)健、可靠、快速響應(yīng),從而提供實(shí)時(shí)信息,以更輕松地檢測(cè)泄漏,管理工藝并滿足法規(guī)要求。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
立即詢價(jià)
您提交后,專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)