Ionenchromatografie schafft den Sprung vom Labor in den Prozess. Multiparameteranalyse von Anionen und Kationen - prozesstechnik online

Multiparameteranalyse von Anionen und Kationen

Ionenchromatografie schafft den Sprung vom Labor in den Prozess

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Für eine hohe Prozesseffizienz ist eine präzise und vor allem prozessnahe Analytik, wie sie die Ionenchromatografie bietet, heute unabdingbar. Der Process Ion Chromatograph aus dem Metrohm-Process-Analytics-Produktportfolio ist eine robuste Komplettlösung für die Multiparameteranalyse von Anionen und Kationen. Er ermöglicht eine zeitnahe und kontinuierliche Prozessüberwachung.

Der Process Ion Chromatograph ist eine Kombination der aus dem Laborbereich bewährten Metrohm-Hochleistungs-Ionenchromatografen und der Software Processlab Manager als Prozessschnittstelle. Dies eröffnet praktisch alle Möglichkeiten, die Analytik vom Labor in den Prozess zu verlagern.

Der Ionenchromatograf zeichnet sich vor allem durch seine hohe Flexibilität aus. Umfangreiche Probenvorbereitungsschritte wie Filtrieren, Verdünnen, Dialysieren oder Anreichern werden automatisiert durchgeführt. Auf neun im Nassteil des Analysators integrierten Modulplätzen kann der Process Ion Chromatograph mit Schlauchpumpen, Ventilen, Messgefäßen und weiteren Analysenmodulen aufgerüstet werden. Dieses Baukastenprinzip sorgt in der Probenvorbereitung und der Probestromverwaltung für hohe Flexibilität. Durch die selbstständige und kontinuierliche Herstellung des für die Analytik notwendigen Eluenten in der benötigten Zusammensetzung und erforderlichen Konzentration aus einem Konzentrat, kann der Process Ion Chromatograph über einen langen Zeitraum autonom betrieben werden. Tägliches Nachfüllen des Eluenten wird somit überflüssig. Durch die optionale Integration einer Reinstwasseranlage lässt sich das System mit herkömmlichem Leitungswasser betreiben.

Robustes Gehäuse

Die gesamte Analytik sowie alle Reagenzien sind in einem pulverbeschichteten Gehäuse der Schutzklasse IP 65 untergebracht. Dieses spritzwasser- und staubdichte Gehäuse ist im Innenraum mit Leckagesensoren ausgestattet. Der Füllstand in den Reagenzienbehältern wird mit Füllstandsensoren überwacht. Muss ein Behälter aufgefüllt werden, wird ein Signal ausgegeben. Am Gehäuse angebrachte Peltier-Kühlelemente sorgen für einen temperierten Innenraum. Für die einfache manuelle Bedienung des Process Ion Chromatographs ist in der Fronttüre ein Touchscreen integriert, über den auf die Analysensoftware Magic Net und auf die Prozesssoftware Processlab Manager zugegriffen werden kann.

Individuelle Prozessintegration

Der Processlab Manager ermöglicht eine individuell auf die jeweiligen Kundenanforderungen ausgelegte Netzwerk- und Prozessintegration. Die Prozesskommunikation kann über digitale und analoge Signalisierung oder auch per Modbus/TCP, Profibus usw. umgesetzt werden. Das System lässt sich einfach in ein lokales Netzwerk integrieren oder über Remote Control komplett fernbedienen. Die Analysendaten können an beliebige Lims-Systeme exportiert werden. Die Ausgabe an ein Prozessleitsystem kann über eine digitale Schnittstelle wie zum Beispiel Modbus/TCP oder über analoge Ausgänge (4…20 mA) umgesetzt werden.

Der Process Ion Chromatograph ist das perfekte Beispiel, wie etablierte Laboranalytik in den Prozess zur automatisierten und kontinuierlichen Überwachung integriert werden kann. Typische Anwendungsbereiche sind:

  • Analyse unterschiedlicher Wässer: Identifizierung und Quantifizierung ionischer Spezies. Analyse von Prozess-, Spül- und Abwässer, Oberflächen- und Grundwässer
  • Analyse von Reinstwasser: durch die niedrigen Nachweisgrenzen der Ionenchromatografie möglich
  • Kühlwasserkreislauf in Kraftwerken: Qualitätsuntersuchungen von Wasser, Dampf und Kondensat
  • Halbleiterindustrie: Bestimmung ionischer Bestandteile in Ätzlösungen bei der Produktion von Halbleiterbauelementen und Leiterplatten
  • Untersuchung von Lösemitteln: wie beispielsweise Isopropanol oder Aceton, die zur Reinigung von Halbleiterteilen verwendet werden, um Korrosion zu verhindern.

Anwendungsbeispiele

Die Ionenchromatografie eignet sich sowohl für die Analyse organischer als auch anorganischer Ionen. Sie ist prädestiniert dafür, geringe Konzentrationen zu erfassen und wird deshalb oftmals zur Erfassung von Verunreinigungen in unterschiedlichen Medien angewandt.

Gerade bei der Herstellung von Basischemikalien wie Schwefelsäure, Natron-/Kalilauge oder z. B. Harnstoff ist auf besondere Reinheit zu achten, da diese Chemikalien als Ausgangsstoffe für die Produktion unterschiedlicher Handelsgüter dienen. Schwefelsäure kommt z. B. als Elektrolyt in Batterien, als Bestandteil in Reinigungsmitteln oder bei der Düngerproduktion zum Einsatz. Auch Harnstoff wird großteils als Stickstoffdünger in der Landwirtschaft verwendet, aber auch als Rohstoff zur Herstellung von Melamin und Harnstoffformaldehydharzen in der Polymerindustrie oder als Zusatz zur Stickoxidreduzierung in Fahrzeugabgasen.

Mittels der Anionen-Chromatografie mit chemischer Suppression und Leitfähigkeitsdetektion lassen sich u. a. ppm-Gehalte an Fluorid, Chlorid und Nitrat in konzentrierter Schwefelsäure (96 – 98 %ig) sehr gut bestimmen. Auch Verunreinigungen wie z. B. Chlorid, Chlorat und Sulfat in konzentrierten Laugen (50 %ige NaOH oder KOH) sind nach ASTM E1787-16 mit der Ionenchromatografie bis in den unteren ppb-Bereich gut erfassbar.

Für die Bestimmung der Reinheit von Harnstoff werden neben den anionischen Verunreinigungen wie Chlorid, Nitrat, Sulfat und Cyanat auch kationische Rückstände wie Ammonium und Guanidin zuverlässig und genau mit der Ionenchromatografie analysiert.

Fazit

Der Process Ion Chromatograph von Metrohm liefert dank seines besonders hohen Automatisierungsgrades selbst im Ultraspurenbereich präzise und verlässliche Analysenergebnisse. Dadurch eignet sich das Prozessanalysegerät hervorragend zur kontinuierlichen Überwachung der Reinheit verschiedenster Chemikalien. Die Ionenchromatografie als eine sehr empfindliche und vielseitige Analysentechnik bietet noch eine große Zahl weiterer Anwendungsmöglichkeiten in unterschiedlichsten Industriebereichen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0817metrohm


AutorIN : Lucia Becker

Produktspezialistin
Prozessanalytik,

Deutsche Metrohm
Prozessanalytik



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