鍋爐水與超純水中的二氧化硅檢測(cè)：監(jiān)測(cè)場(chǎng)景、方法及注意事項(xiàng)

在工業(yè)水處理與水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，二氧化硅（SiO?）是一個(gè)至關(guān)重要卻又常被忽視的指標(biāo)。它看似尋常，但其含量的細(xì)微變化卻可能對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的安全、效率乃至產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成顯著影響。那么，在什么情況下需要對(duì)水中的二氧化硅進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控？其依據(jù)何在？監(jiān)測(cè)過程中又應(yīng)注意哪些要點(diǎn)？本文將對(duì)此進(jìn)行深入探討。

水中二氧化硅示意圖

一、二氧化硅檢測(cè)的必要場(chǎng)景：防患于未然

二氧化硅在水體中通常以可溶性硅酸鹽或膠體硅的形式存在。其檢測(cè)需求主要源于以下幾個(gè)方面：

1. 防止硅垢沉積，保障熱力設(shè)備安全：這是二氧化硅檢測(cè)最核心、最廣泛的應(yīng)用。在鍋爐（尤其是中高壓鍋爐）、蒸汽輪機(jī)、換熱器等熱力系統(tǒng)中，隨著水溫升高、水分蒸發(fā)，水中溶解的二氧化硅會(huì)因過飽和而析出，形成堅(jiān)硬、致密且導(dǎo)熱性極差的硅酸鹽水垢。這種垢層不僅極大降低熱傳導(dǎo)效率，增加燃料消耗，更可能導(dǎo)致金屬管壁局部過熱，引發(fā)鼓包、爆管等嚴(yán)重安全事故。因此，對(duì)鍋爐給水、爐水及蒸汽冷凝水中的二氧化硅進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。
2. 確保高純水水質(zhì)，滿足高端制造需求：在電子工業(yè)（如半導(dǎo)體、集成電路制造）、制藥工業(yè)（特別是注射用水）、高壓鍋爐補(bǔ)給水等領(lǐng)域，對(duì)水的純度要求達(dá)到了ppb（十億分之一）甚至ppt（萬(wàn)億分之一）級(jí)別。水中的微量二氧化硅會(huì)直接影響晶圓表面的潔凈度、藥品的純度與安全性，以及高壓蒸汽的品質(zhì)。因此，在反滲透（RO）、電去離子（EDI）、混床等超純水制備工藝的進(jìn)出口設(shè)置精密二氧化硅監(jiān)測(cè)點(diǎn)，是控制產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
3. 評(píng)估水體狀況，服務(wù)環(huán)境監(jiān)測(cè)與工藝控制：在地表水、地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，二氧化硅的含量可作為地質(zhì)活動(dòng)和水文地球化學(xué)過程的指示參數(shù)。在石油化工、冶金、造紙等行業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)二氧化硅有助于判斷水質(zhì)結(jié)垢傾向，指導(dǎo)緩蝕阻垢劑的投加。此外，某些工業(yè)廢水（如玻璃、陶瓷、硅化合物生產(chǎn)廢水）的排放也需要對(duì)二氧化硅含量進(jìn)行監(jiān)控，以滿足環(huán)保法規(guī)要求。

二、檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范

進(jìn)行二氧化硅檢測(cè)必須遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膰?guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。目前，我國(guó)相關(guān)的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

• GB/T 12149-2017《工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐用水中硅的測(cè)定》：這是工業(yè)用水硅含量測(cè)定的基礎(chǔ)性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了鉬藍(lán)分光光度法、硅鉬黃分光光度法等多種經(jīng)典化學(xué)分析方法的具體步驟、試劑、儀器要求和結(jié)果計(jì)算。它為實(shí)驗(yàn)室手工分析提供了權(quán)威依據(jù)，也是許多在線、便攜式儀器設(shè)計(jì)原理的參考基準(zhǔn)。
• DL/T 502.29-2019《火力發(fā)電廠水汽分析方法 第29部分：微量硅的測(cè)定（硅鉬藍(lán)分光光度法）》：這是電力行業(yè)針對(duì)火力發(fā)電廠高參數(shù)機(jī)組對(duì)水質(zhì)極高要求而制定的專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，特別適用于微量硅（低至μg/L級(jí)）的精確測(cè)量，技術(shù)性要求更高。

這些標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成了二氧化硅檢測(cè)的技術(shù)規(guī)范體系，任何檢測(cè)活動(dòng)，無論是離線實(shí)驗(yàn)室分析還是在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，其方法驗(yàn)證和結(jié)果評(píng)判都應(yīng)以此為準(zhǔn)繩。

三、檢測(cè)方法與關(guān)鍵注意事項(xiàng)：精度與可靠性的保障

目前，主流的二氧化硅檢測(cè)方法以分光光度法為核心，尤其是基于標(biāo)準(zhǔn)方法的硅鉬藍(lán)法。其原理是：在特定酸堿度條件下，水樣中的活性硅與鉬酸銨反應(yīng)生成黃色硅鉬雜多酸，再用還原劑將其還原成藍(lán)色的硅鉬藍(lán)絡(luò)合物，該藍(lán)色的深度與二氧化硅濃度成正比，通過測(cè)量特定波長(zhǎng)下的吸光度即可定量。

為確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需注意以下關(guān)鍵點(diǎn)：

• 樣品的代表性：采樣點(diǎn)應(yīng)具有代表性，避免死水或受污染區(qū)域。采樣容器需潔凈，最好使用聚乙烯瓶，避免玻璃容器可能溶出的硅干擾。
• 干擾物質(zhì)的消除：水中的磷酸鹽、鐵離子、濁度、色度等可能對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾。需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行操作，如控制酸度、加入掩蔽劑、進(jìn)行空白校正和參比測(cè)量等。
• 試劑與環(huán)境的穩(wěn)定性：所用試劑應(yīng)純度高、配制準(zhǔn)確、在有效期內(nèi)。檢測(cè)環(huán)境應(yīng)避免強(qiáng)光直射、顯著振動(dòng)和電磁干擾，以保證儀器穩(wěn)定工作。
• 量程與精度的匹配：根據(jù)待測(cè)水樣的預(yù)期濃度選擇合適的儀器量程。例如，監(jiān)測(cè)超純水需選擇μg/L級(jí)別的微量硅表，而監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水則可能需要mg/L量程的儀器。
• 儀器的校準(zhǔn)與維護(hù)：定期使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。對(duì)于在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，需按規(guī)程進(jìn)行清洗、更換試劑和易耗件，防止管路堵塞或試劑結(jié)晶影響測(cè)量。

四、適用儀器設(shè)備選型參考

針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和精度要求，選擇合適的檢測(cè)儀器至關(guān)重要。

• 對(duì)于需要現(xiàn)場(chǎng)快速篩查、應(yīng)急監(jiān)測(cè)或流動(dòng)性檢測(cè)任務(wù)贏潤(rùn)環(huán)保ERUN-SP9-D2型便攜式二氧化硅水質(zhì)檢測(cè)儀是理想選擇。該儀器基于分光光度法原理，測(cè)量范圍為0.01~5.00mg/L，具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果快速的特點(diǎn)，能滿足大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求。

ERUN-SP9-D2型便攜式二氧化硅水質(zhì)檢測(cè)儀

對(duì)于固定實(shí)驗(yàn)室的日常批量樣品分析，贏潤(rùn)環(huán)保ERUN-ST7-D2型實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式二氧化硅水質(zhì)檢測(cè)儀則更為專業(yè)。它同樣采用分光光度法，具備更高的自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)處理能力，存儲(chǔ)記錄可達(dá)10萬(wàn)條，支持?jǐn)?shù)據(jù)上傳和打印，適合進(jìn)行精確、穩(wěn)定的離線分析。

ERUN-ST7-D2型實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式二氧化硅水質(zhì)檢測(cè)儀

當(dāng)檢測(cè)對(duì)象為火電廠鍋爐水等對(duì)微量硅有極高要求的超純水時(shí)，贏潤(rùn)環(huán)保ERUN-ST3-D2型火電廠鍋爐水微量二氧化硅檢測(cè)儀專為此類苛刻環(huán)境設(shè)計(jì)。其測(cè)量范圍可達(dá)(0.0~200.0)μg/L，分辨率0.1μg/L，并具備本底補(bǔ)償和自動(dòng)計(jì)時(shí)提醒功能，嚴(yán)格遵循GB/T 12149-2017等標(biāo)準(zhǔn)，確保微量硅測(cè)量的精確度和可靠性。

ERUN-ST3-D2型火電廠鍋爐水微量二氧化硅檢測(cè)儀

對(duì)于需要連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝水質(zhì)的點(diǎn)位，如化工廠循環(huán)水、超純水系統(tǒng)產(chǎn)水等，贏潤(rùn)環(huán)保ERUN-SZ3-D2型在線監(jiān)測(cè)硅表能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守的連續(xù)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。該儀器可配置1-6個(gè)通道，分析周期約12分鐘，具備自動(dòng)清洗和精密加藥系統(tǒng)，能有效降低維護(hù)頻率和試劑消耗，為過程控制提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。

ERUN-SZ3-D2型在線監(jiān)測(cè)硅表

二氧化硅的水質(zhì)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)踐，它貫穿于工業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量控制與環(huán)境保護(hù)的多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。只有深刻理解其必要性，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)方法，注意操作細(xì)節(jié)，并合理選用監(jiān)測(cè)設(shè)備，才能有效駕馭這一“隱形”指標(biāo)，為各行業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行和高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。