線上分析儀簡介
Metrohm 線上分析儀一樣採用了實驗室量測元件的核心技術,使得線上分析儀不只擁有絕佳的量測解析度與靈敏度,還繼承了多年來於電化學量測的分析經驗,透過模組化的設計,將不同零組件依環境及實驗條件需求來加以搭配,達到全天候自動取樣並分析的目標。
除了優秀的量測技術與眾多的量測配件可供選擇外,使用內建的通訊協定功能 ( 如 Modbus ) 並搭配分析軟體,可以將線上分析儀達到遠端操作、邏輯判斷等自動化功能。使用 Metrohm 線上分析儀,不僅可以增加工作效率、降低人力需求,還可以讓工廠邁向工業 4.0 的目標。
線上分析儀的優點及設計
- 無須花費多餘分析人力,線上自動取樣分析並自動判斷功能,使工廠邁向工業4.0的目標
- 線上全天候即時分析數據,增加工作效率、降低人員接觸有害物質及工廠停工風險
- 模組化設計讓操作上更加彈性
- 線上分析儀方法可遵循政府法規規範或實驗室分析方法,不再擔心合規問題與數據誤差
- 遠程控制功能,如 Modbus、VNC,使評估結果和檢查診斷更加容易
- 直觀的操作軟體,使用在各種分析應用 ( 如,tiamo、MagIC Net 等 ) 並有效地編程和控制分析儀
12 宮格 Wet parts 模組化設計:
線上分析儀透過 12 宮格 Wet parts 的設計,可以於 12 格內加裝對應的配件,讓分析儀可以執行對應的量測功能,這個設計的優勢不僅可以客製化分析儀,還可以將液體與電子零組件採乾式分離設計,降低儀器受潮之風險。依現場環境與實驗條件選擇對應配件,如樣品定量器、閥件、蠕動泵、恆溫裝置等,選擇相當多元且彈性。
線上滴定分析儀:
線上滴定分析儀量測核心採 907 Titrando 量測模組,可執行滴定分析、水分測定、溫度滴定、pH/Cond. 量測等功能,常見的 Wet parts 配件如下:
1. 樣品定量裝置
Siphon定量裝置,將管路插入滴定杯後並固定高度,管路另一端接再 Siphon pump,透過 Sampling pump 將樣品過量取樣至滴定杯後,再利用 Siphon,將多餘的樣品抽走,用這個方式來達到樣品定量的目標,適用定量體積範圍 5-100mL。
Pipette 定量裝置,一開始讓樣品流入至Pipette中定量,定量後再透過高低差 ( 重力 ) 讓樣品流入滴定杯中,定量體積 6、10、20、50、100 mL。
Sampling loop 定量裝置,將樣品抽至六向閥裝載固定體積的 Sample loop 來進行定量,透過閥件的轉向並用載體 ( 如水 ) 將樣品推入至滴定杯中分析。
Burette Sampling 定量裝置,將樣品透過蠕動泵抽入滴定杯中,在使用 Dosino 的步進馬達來進行樣品定量,樣品會抽至滴定杯上方中的 Sample loop 做暫存,定量完成後清洗滴定杯並將定量好的樣品再次透過 Dosino 推入滴定杯中分析。
2. 閥件 ( Valve )
可用於控制液體的流動,如是否進樣、排廢液、加水等功能,亦可透過三向二通閥件來控制液體的走向,常見的閥件如電磁閥、氣動閥等,可以依現場環境、樣品特性來做選擇。
3. 滴定管
可用於定量液體體積和滴定等功能,可以依條件選擇對應的滴定管體積,其體積的選擇有 2、5、10、20、50 mL 可以選擇。
4. 蠕動泵
可以用於抽取液體,常見應用為添加溶劑、抽取廢液、Siphon 定量等功能,流速選擇有 3.5、6.9、13.9、27.8 、27.5 、55、110 、220 mL/min 等。
線上光學比色分析儀:
線上光學比色分析儀設計架構跟線上滴定很相似,採用 LED 光源可以執行 400 – 880 nm 波長的分析,常見的 Wet parts 配件如下:
1. Cuvette
獨家採用 3 公分量測 Cuvette,可以應用於較低濃度的樣品分析,內建磁石攪拌器可確保樣品的均勻性,可裝載 8-20mL 的樣品體積,具備控溫功能,溫度範圍為 20-60 度。
2. 消化裝置
最大樣品體積可達 40mL,具備加熱至 150 度功能並可額外擴充冷卻裝置,常應用於 COD、鈷、二氧化矽、硝酸鹽、氨… 等光學比色分析。
線上離子層析儀:
線上離子層析儀其偵測範圍可從 ng/L 到百分比濃度,不僅將設備自動化與線上化外,還可擁有跟實驗室般的可靠且穩定的分析數據。除此之外,Metrohm 一樣提供了 MARGA 版本的離子分析儀,可以量測空氣中的氣體與氣膠成分,常見的 Wet parts 配件如下:
1. 離子層析儀機櫃模組
該機櫃內配置了離子層析儀所需用到之相關配件,如分離管住、高壓泵、注射閥、化學抑制器和偵測器等,為主要分析樣品的地方。此外,於機櫃中亦可加裝雙管住配置,達到同時分析陰、陽離子的目標,提高分析效率。
2. 偵測器模組
偵測樣品的主要核心元件,提供了電導度偵測器、可見光紫外線偵測器、伏特安培偵測器等三大分析模組,可以依樣品特性來做選擇。
3. 自動流洗液配置模組
利用濃縮流洗液、超純水和 Dosino 來達到自動流洗液配置的功能,使用自動流洗液配置功能,無須人員操作下,可讓線上離子層析儀長達 30 天自動化分析。
4. 氣體與氣膠分析相關模組
透過濕式旋轉氣體吸收裝置 ( WRD ) 和蒸汽噴射氣溶膠收集器 ( SJAC ),分別吸收與收集空氣中的水溶性氣體和不溶於水的氣膠,搭配雙通道離子層析分析儀來同時監測氣體與氣膠成分。
線上近紅外光分析儀:
光源採鎢鹵素燈,光源壽命長達 10,000 小時以上,適用波長範圍為 1,000 – 2,250 nm並使用 InGaAs Diode Array 偵測器,量測採浸入式光纖電極,最多可同時量測 5 個樣品,若將光纖電極插入製程的管線或桶槽中,即可達到即時線上量測的目標。相關量測配件簡介:
1. 分離式操作與量測模組設計
人機控制介面與量測模組採分離式設計,若遇到危險操作區域,操作人員可以不需進入該區就可操控機器,降低人員接觸到危險的機率。
2. 光纖電極
透過光纖電極並將其插入管路或桶槽中,透過線上近紅外光分析儀即可達到 inline 即時分析的功能,完全可省下人工取樣的時間與降低風險。
樣品前處理模組:
完善的前處理設備供您選擇,如升降溫、調壓、去除顆粒或氣泡諸如此類的裝置,讓我們的分析數據更加穩定與可靠
Metrohm 所提供線上分析儀均為模組化設計,上述僅提供部分配件說明,若需要多資訊,歡迎隨時與我們連繫,我們將會安排專員與您討論。
線上滴定分析儀
以常見得氯離子分析來說,分析方法有 UV-Vis 和滴定兩種,對於 UV-Vis 分析氯離子數據的不穩定性現象,Metrohm 線上滴定分析儀可以完美、快速且精準得到氯離子滴定結果。
使用 Siphon 配置,可定量較大的樣品體積,定量體積範圍為 5-100mL,所以較適用於取樣體積較大的氯離子分析,由於自動化的精準樣品定量功能與自動化的滴定分析,可讓氯離子滴定結果之相對標準偏差小於 3%,且數據的穩定性會明顯優於分光光度計法。
相較於樣品體積較大的氯離子分析,電子業常見的硫酸、銅離子、雙氧水或是化工廠的高濃度原物料分析等,所需樣品量就會小很多,Metrohm 線上滴定分析儀透過 Sample loop system 定量閥來達到精準定量較小量的樣品體積,閥件用的樣品管路可依應用來選擇對應的體積定量,體積範圍為 0.2 - 5 mL,透過 Sample loop system 來定量小量樣品體積。
Metrohm 線上滴定儀的強大不僅僅如此,12 宮格 Wet parts 模組化設計,這個概念可依測試需求來選擇對應的配件。
如圖所示,線上滴定分析儀採一對二產線設計,利用電磁閥來選擇樣品來源,透過加裝兩個 Dosino 來裝載兩種不同滴定液,來達到滴定樣品中不同的成分,額外擴充蠕動泵來添加滴定所需要的化學試劑,透過這個配置可以達到一對二樣品產線且不同成分的分析,一對多的優勢不僅讓機台涵蓋更多產線並提高效能,亦可達到節省人力與硬體成本的優勢。
除了上述常見的滴定外,Metrohm 線上滴定儀亦可執行溫度滴定,可以應用於單、混酸等較為複雜之滴定,如酸價、硝酸加磷酸和乙酸之混酸等,以及可額外選擇水分分析套件,達到以線上的方式來對樣品中的水分進行測定,以避免取樣過程中樣品吸水所產生的誤差,亦可提高數據的即時性和可靠度。
最後,線上分析儀使用內建的 Modbus、TeamViewer、VNC 等多種傳輸協定功能,不僅可以執行遠端操控功能,也可以即時回饋分析數據給中控室,還可以透過 tiamo 軟體來達到邏輯判斷的功能,使得工廠變得更加自動化,以符合工業 4.0 的趨勢。
ProTrode 線上 pH 即時量測電極
pH 值監控也是在眾多製程中也扮演一個很重要的控制因子,而 pH 值也會受到環境中各種外在因子而影響到量測結果,如製程中樣品的溫度都是高於室溫,為了減少將樣品拿到實驗室後因降溫所帶來的 pH 值誤差。
Metrohm 除了實驗室的 pH meter 外,也提供了浸入式即時線上 pH 量測儀,可以即時監控線上pH值變化並確保不會因溫度改變而影響最後pH讀值,藉此達到增加效率與降低分析誤差的風險。
除此之外,Metrohm 也提供腐蝕性較強之樣品,可批次線上量測,透過 tiamo 軟體來自動排程校正、回測時間和自動判斷校正時機,如當樣品 pH 值量測異常時,分析儀也可自動啟動校正功能,達到降低風險、減少人力、精準控制 pH 的目標。
線上光學比色分析儀
台灣為製造業的大國,這些眾多製造業在生產過程中,往往都會產生大量的有機廢水,因此廢水中的化學需氧量 ( COD ) 也變成重要的監測指標之一。
一般 COD 的分析相當繁瑣且要花費大量人力與時間,為了提升效率及減少操作上的失誤,Metrohm 提供了線上光學比色分析儀及線上滴定分析儀,本分析儀具備了 COD 量測功能且分析步驟完全遵循行政院環境保護署公告法規,可以確保分析數據的可靠度和即時性,當然也可以透過內建的分析軟體達到判斷的功能,當數值超標時,可以即時通報中控室,確保廢水不再放流,不僅增加環境的友善度,更可以降低放流水超標的風險。
當然,Metrohm 的線上光學比色分析儀功能不僅如此,分析儀一樣採用 12 宮格 Wet parts 模組化設計,可以依實驗條件加裝不同配件與對應的分析波長,來達到分析不同物質的目標,如廢水中的 NH3、NO3-、NO2- 監測或是針對鍋爐水中 SiO2 的分析等,可以依現場環境、實驗條件來做配件上的調整,全面性的滿足及符合工廠分析需求。
線上離子層析分析儀
如為了確保飲用水的水質,水廠供應自來水給民眾時,往往都會加入消毒劑來確保飲用水不被汙染,但這些化學物質在消毒過程中往往會產生致癌副產物 ( 如溴酸鹽 ) 而影響人體健康,世界衛生組織將溴酸鹽濃度制定在 10 μg/L。由於飲用水中的化學殘留物濃度往往都很低,為了可以即時確保供應飲用水的品質,我們可以透過線上離子層析儀, 來即時分析水體中消毒後各化學物質的濃度,其偵測範圍可從 ng/L 到百分比濃度。
除了水質外,空氣中的氣溶膠和顆粒物 ( PM ) 議題也日漸受到關注,這些極細的顆粒進入人體後會影響肺部功能進而影響人體健康。因此,氣體與氣融膠的成分監控也備受關注,為了長期測量的數據,Metrohm 提供了 2060 MARGA 線上氣體與氣膠分析儀,可以自動分析收集的氣體和氣溶膠樣品中的離子,透過 Modbus 等通訊協定功能,可無人操作長達 1 個月。
可分析氣體與氣膠成分表
Gases | Aerosols |
HCl | Cl- |
HNO₃ | NO₃- |
HONO | SO42- |
SO₂ | NH4+ |
NH₃ | Na+ |
HF* | Ca2+ |
Mg2+ | |
K+ | |
F-* |
當然,Metrohm 線上離子層析儀也提供了多樣化的模組和管住,來進行其他不同成分之分析,如有機/無機陰離子、有機/無機陽離子、醣類、胺基酸、介面活性劑、過渡金屬等。
線上近紅外光分析儀
為了提高分析效率及節省分析成本,Metrohm 提供了線上近紅外光分析儀,主要量測含有 O-H、C-H、N-H、S-H 等官能基樣品,透過全波長的掃描並執行化學劑量的運算,找出圖譜與樣品間的關聯性並建置資預測模型,後續只要將樣品掃描圖譜與預測模型做比較,即可換算出對應之結果。優勢為分析時間短、一次可得到多種成分結果、不需要額外的化學試劑、不需要前處理,亦可搭配浸入式光纖電極,將電極插入製程的管線中,即可達到即時線上量測的目標。
以混酸為例,大多混酸在測定時較為複雜及費時,如磷酸、硫酸、硝酸、氫氟酸組成的混酸,透過線上近紅外光分析儀並搭配光纖電極,透過與預測模型的比對即可快速得到分析結果。
Metrohm 線上近紅外光分析儀也可應用於汽油、高分子 ( 如 PET、PP… )、化學品 ( 如蝕刻液 ) 等相關樣品,只要搭配對應預的配件與測模型,不須額外前處理及準備化學式劑,即可快速簡便的得到分析結果。
危險區域的應用 - 線上防爆型分析儀
為了符合特定危險區域之作業規範,Metrohm 也提供了防爆款式的線上分析儀,適用於 ATEX Zone-1 和 Zone-2 區域,提供線上滴定、水分分析與近紅外光防爆款分析儀可選擇。 防爆款線上分析儀的功能不僅僅是加上防爆而已,Wet parts 的部分也升級至 20 格,讓操作更加有彈性,甚至可以加裝兩套分析相關配件,達到同時分析兩個樣品的目標,除了安全還更加高效。
線上分析儀可執行的應用表格
Metrohm 在市場上提供了各式各樣的線上分析應用,如下表所示 :
分析物\產業 | 化學業、石化產業 | 半導體業 | 金屬礦業 | 金屬表面處理 | 能源 | 紡織、紙漿 | 食品、飲料 | 廢水處理 |
酸 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
鹼 | ● | ● | ● | ● | ||||
鋁 | ● | ● | ● | ● | ||||
氨 | ● | ● | ● | ● | ||||
硼酸 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
溴化物 | ● | ● | ||||||
鎘 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
鈣 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
苛性鹼 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
碳酸鹽 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ||
氯化物 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
氯 | ● | ● | ● | |||||
鉻 | ● | ● | ● | ● | ||||
檸檬酸 | ● | |||||||
鈷 | ● | ● | ● | ● | ||||
COD | ● | ● | ● | |||||
銅 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
氰化物 | ● | ● | ● | ● | ||||
EDTA | ● | ● | ● | ● | ||||
FFA | ● | ● | ||||||
氟化物 | ● | ● | ● | |||||
甲醛 | ● | ● | ||||||
葡萄糖 | ● | |||||||
硬度 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
聯氨 | ● | |||||||
鹽酸 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
氫氟酸 | ● | ● | ● | ● | ||||
次氯酸鹽 | ● | ● | ● | |||||
次磷酸鹽 | ● | ● | ● | ● | ||||
硫化氫 | ● | |||||||
碘 | ● | |||||||
鐵 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
靛青染料 | ● | |||||||
乳酸 | ● | |||||||
鎂 | ● | ● | ● | |||||
錳 | ● | |||||||
硫醇 | ||||||||
鎳 | ● | ● | ● | ● | ● | |||
硝酸鹽 | ● | ● | ● | ● | ||||
硝酸 | ● | ● | ● | ● | ||||
亞硝酸鹽 | ● | ● | ● | |||||
亞硝酸 | ● | |||||||
PAA | ● | |||||||
P & M | ● | ● | ||||||
過氧化物 | ● | ● | ● | ● | ||||
過硫酸鹽 | ● | ● | ||||||
苯酚 | ● | ● | ||||||
磷酸鹽 | ● | ● | ● | ● | ||||
磷酸 | ● | ● | ● | |||||
鉀 | ● | ● | ● | |||||
二氧化矽 | ● | ● | ● | ● | ||||
銀 | ● | ● | ||||||
鈉 | ● | ● | ● | ● | ||||
硫化物 | ● | ● | ● | |||||
亞硫酸鹽 | ● | ● | ||||||
磺酸 | ● | ● | ● | |||||
硫酸 | ● | ● | ● | ● | ||||
介面活性劑 | ● | ● | ||||||
TMAH | ● | |||||||
TP & TN | ● | ● | ||||||
尿素 | ● | |||||||
水 | ● | ● | ● | |||||
鋅 | ● | ● | ● | ● |
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