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線上分析儀簡介

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

線上分析儀的優點
  • 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:

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:

12 宮格 Wet parts 模組化設計

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

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

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。

Pipette 定量裝置

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。

Pipette 定量裝置

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。

滴定管

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。

滴定管

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。

滴定管

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:

12 宮格 Wet parts 模組化設計

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:

Cuvette

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。

滴定管

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:

12 宮格 Wet parts 模組化設計

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:

滴定管

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。

滴定管

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。

滴定管

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。

滴定管

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:

12 宮格 Wet parts 模組化設計

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:

滴定管

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。

滴定管

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:

12 宮格 Wet parts 模組化設計

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

線上滴定分析儀應用

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。

線上滴定分析儀應用

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。

線上滴定分析儀應用

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

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。

Protrode 即時 pH 量測並擴充自動校正並覆測 pH buffer 配置圖

線上光學比色分析儀

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。

線上光學比色法 COD 分析配置圖

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 SiO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

線上離子層析分析儀
飲用水中額外手動添加亞氯酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽各 10 μg/L,硝酸鹽、溴酸鹽各 40 μg/L,磷酸鹽 100 μg/L 和二氯乙酸鹽 500 μg/L

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

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。 

利用 NIR 預測混酸中, 各單酸濃度的結果圖

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

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
 
       
       
       
硼酸      
溴化物            
     
     
苛性鹼      
碳酸鹽    
氯化物      
         
       
檸檬酸              
       
COD          
     
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              
             
     
靛青染料              
乳酸              
         
             
硫醇                
     
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          
         
二氧化矽        
           
       
硫化物          
亞硫酸鹽            
磺酸          
硫酸        
介面活性劑            
TMAH              
TP & TN            
尿素              
         
       
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