硅酸根分析仪

硅酸根分析仪是分析水中可溶性二氧化硅和硅酸盐含量的仪器，目前普遍采用钼蓝法测量水中微量硅的含量。由于钼蓝法是先将水中的硅化物转变成可溶性正硅酸（H₄SiO₄）,通过分析水中硅酸根含量进行测量的，所以将其称为硅酸根分析仪。

水中微量硅的含量，通常换算成每立升水中所含二氧化硅（SiO₂）的微克数来表示，所以也将其称为二氧化硅分析仪，简称硅表。

水中硅化物的存在是造成水垢的原因之一。水垢由于其热导率远比金属小，致使影响过滤传热，造成热量损失和燃料浪费，同时也会使锅炉产生局部过热而损坏。水垢还会引起沉积物下面金属的腐蚀，危机锅炉的安全运行。此外，硅化物由于能溶解在高压蒸汽中，而被携带到汽轮机内，在汽轮机的喷嘴和叶片上形成二氧化硅（SiO₂）沉积物，危机汽轮机的安全运行。因此，对锅炉给水的处理极为重要。

在锅炉给水处理中，通过混凝沉淀及离子交换法除硅，但一般难以达到完全纯净的程度，根据锅炉给水水质的标准，要求SiO₂＜20μg/L。硅表可用来监测除硅过程中的除硅质量，检测锅炉给水中的微量硅含量。

17.1 钼蓝法硅酸根离子分析仪的测量原理

在酸性溶液中，水中硅会与显色剂钼酸盐产生显色反应，生成硅钼黄，再与还原剂生成硅钼蓝，使溶液呈蓝色。蓝色的深浅程度又与试剂水中的硅的含量有关，从而可通过光电比色或分光光度法测定吸光度而求得待测试样水中的硅含量。

根据测定的元素不同，钼蓝法有硅钼蓝和磷钼蓝等。硅钼蓝法用于测定水中硅的含量。磷钼蓝法案用于测定水中磷的含量。硅钼蓝法的分析过程一般可分为三个阶段，即显色、加掩蔽剂和还原。

①显色   在加有硫酸的酸性溶液中，使水中硅转变成可溶性正硅酸盐H₄SiO₄，然后与钼酸盐在微酸性溶液中进行显色反应，生成黄色硅钼杂多酸，称为硅钼黄，其分子式为H₄SiMo₁₂O₄₀。

②加掩蔽剂   由于水中的铁、磷和申均能与钼酸盐起显色反应，也生成黄色络合物，当加入还原剂时，又会与硅钼黄一起被还原成钼蓝，因而会干扰硅的测定。为此，在对硅钼黄进行还原之前，先加入掩蔽剂（例如酒石酸、草酸），使得干扰离子与掩蔽剂生成无色稳定的络合物，从而达到防止干扰分析的目的。

③还原   硅钼黄在还原剂的作用下，会被还原成蓝色的硅钼杂多酸，称为硅钼蓝，其分子式为 .

硅钼蓝法常用的试剂除H₂SO₄与水中的硅生成可溶性正硅酸外，作为显色剂的钼酸盐有钼酸铵、钼酸钠；作为掩蔽剂的有酒石酸、草酸；作为还原剂的有1-氨基-2-萘酚-4-磺酸之外，尚有称为罗多耳和万年青糖醇等有机还原剂。

17.2 硅分析仪的结构和一般工作过程

硅分析仪一般由采样及预处理、钼蓝法比色测定和操作-控制三部分组成，待测的工业用水经采用及预处理后，成为合乎硅表所要求的试样水，这一段属于采样及预处理部分；对试样水进行显色及比色测定到显示输出，为比色测定部分；操作控制整个系统的开关和电磁阀顺序动作的为操作控制部分。

                硅分析仪的一般构成框图

通常硅表的工作过程可分为五个阶段(由于硅表品牌和型号的不同可能有所不同)：

①试样水的准备    经过一系列的处理使水样的各项指标符合仪表的要求。

②零点调整    是为了消除试样水本身浑浊度、光学系统零点和灵敏度变化等造成的影响，测量室在注入显色剂之前，先注入试样水进行调零。为吸光度的测定做好准备工作。

③显色反应   经预处理的合格水样与药剂反应生成硅钼蓝，使溶液呈蓝色。蓝色的深浅程度又与试剂水中的硅的含量有关。从而可通过光电比色或分光光度法测定吸光度而求得待测试样水中的硅含量。

④测定及记录   通过光电比色或分光光度法测定吸光度而求得待测试样水中的硅含量，经电路处理作为测量信号发送给指示记录仪表，以实现SiO₂含量分析结果的指示和记录。

⑤显色槽及测量室的洗净及洗液的排放    将测量过的溶液排放，并用自动清洗整个进样和测量系统，为下一次测量做准备。

经过上述五个过程便完成了一次硅含量的测定。由于仪表的品牌和型号的不同，整个过程可能用时十到十五分钟。

17.3  硅分析仪的安装维护

    在线硅硅分析仪的安装必须认真遵循以下几点：

    ①仪表应尽量靠近取样点。这样取样管短，其容积也小，由此 造成的时滞就小。取样管长时，为了减小时滞，便要不停地排放样品水。样品水是经过精制的水，它的价值较高，大量排放会造成经济上的损失。硅分析仪取样管长，还会导致样品水的温度更容易受环境温度的影响。测试表明，在南方夏季，太阳照在6m长的1/2英寸取样管上，样品水温度可达45℃左右。这一温度已超过大多数硅分析仪对样品水温的要求，仪表的示值将会随阳光的照射发生较大的变化。为了减少这一影响，不得不再增加旁路排放样品水的流量。

②环境要求清洁，无腐蚀性气体，湿度低，温度变化小。硅分析仪目前有加表箱后露天就地安装和室内安装两种。实践表明，露天安装满足不了硅表对环境的要求。如硅表对环境温度的要求比常规仪表严格，一般要求环境温度在15～40℃之间。露天安装时，表箱里要设电加热恒温，环境温度在冬天虽能满足硅表要求，但在夏天却得不到保证。夏天太阳直射表箱时，电加热器虽已停止工作，但实测得到的表箱内温度可接近50℃，远远超过了40℃.经长期观察测试，这个温度对硅表的示值影响可达20%。

③安装地点不应有强烈振动。由于硅表结构复杂，灵敏度高，因此极易受振动影响。对一些硅表的电位器做轻敲试验，发现仪表的示值有10%甚至更大的变化。振动还会对计量泵、灯丝和紧固件有影响。

④硅表的供电电源应稳定，周围不应有强电磁场，以免影响仪表示值。

⑤安装地点应有排水沟，一供硅表工作过程中排放下水之用。加了药剂的样品水其pH值在1.5以下，有腐蚀性。在硅表维护中要清洗各种零件，因此还要安装清洗池。

硅分析仪的维护内容：

①样品水方面    每天都应该检查其压力、温度和旁路水量、进样量；检查过滤器是否堵塞，是否让离子交换树脂混进了样品水中。

②试剂方面    每天都应检查试剂加入量是否恰当，试剂还剩多少，是否变质。

③仪表组件方面    各组件运行是否正常，并应定期更换易损件。

④环境方面    温度是否适用，湿度如何，有无腐蚀性气体。

在仪表组件维护方面，主要有以下内容：

①过滤器的检查及更换。    测定悬浮物多的试样水或因离子交换器的网眼破损使样品水带树脂时，过滤器孔会堵塞。滤孔堵塞后，样品水量明显减少。此时可采用反冲洗的办法，在过滤器还未完全堵塞时，便应进行反洗，反洗无效时，应更换滤芯。

②测量槽窗板的清洗。    测量槽透射窗板由于结垢等模糊不清时，透过光量会减少，致使不能调整灵敏度。这是可把窗板取下，先用铬硫酸等洗净，再用净水冲洗，然后装上。注意不要留有指印，安装时在容器和窗板之间应放上合成橡胶填料并夹紧。

③校对滤光片、干涉滤光片及透镜的清扫。    校对滤光片如积上灰尘后，透光量将减少，不能进行灵敏度调整。因此，对这些镜片要经常拆下用镜头纸或脱脂鹿皮等擦拭。

④光源灯的更换。    当光源灯出现不能调整灵敏度或断丝时需要更换。大约3个月更换一次。

⑤试剂计量泵的检修。    对于活塞泵，按要求定期拆卸和清洗，每半年更换一次活塞、汽缸的O形环和阀的膜片；对于隔膜泵，每半年更换一次膜片；对于蠕动泵，每半月检查一次管件组件，如有破损、老化等则进行更换。

⑥电磁阀隔膜的更换。    电磁阀隔膜是氟橡胶制品，有一定耐酸性，但长期与试剂接触仍会被腐蚀而损坏，大约每年需要更换一次。