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       英国一家大型己内酯生产厂选用 InnovOx 有机物分析仪来帮助其下游污水处理厂达到现场排放许可标准，避免超出法规限值。 

       己内酯用于诸多制造行业，如粘合剂、汽车、树脂、 油漆、鞋类等。己内酯也是生产聚氨酯和热塑性聚 氨酯类产品的关键原料。每年生产数百万吨己内酯，作为专用聚合物的初级产品。 

       化工公司向当地污水处理厂排放废水。为了使污水处理厂能有效处理化工厂大量排放的有机废水，必 须严密监测化工厂的排放。如果排放超过限值，例如向污水处理厂排放过高的有机物量，就会使污水的生物处理过程（活性淤泥法）发生有毒的或不稳定的状况，从而大大削弱污水处理厂的处理能力， 甚至使污水处理厂完全丧失生物净化能力，以至于将污水排放到自然环境中。有机物排放量的增加， 还会提高污水处理成本，包括废弃淤泥的清理和通 风用电的成本。这些高出来的成本将由化工公司负担。

由于污水处理事故而超过排放限值，将造成以下严重后果：

1. 未处理的污水被排放到自然环境中。

2. 更换活性淤泥（清理受损淤泥，补充新淤泥），产生相关费用。

3. 通常需要花费几周的时间来逐步提高污水处理厂的处理量。在逐步提高处理量期间，只能净化小部分经处理的进水。

       当化工厂超过排放限值时，管理污水处理厂的市政当局有权进行审查和罚款。化工公司的首要目标是确保下游污水处理厂妥善处理污水，确保向自然环境中排放安全合格的处理水。而污水处理厂则希望降低排放附加费。因此，污水处理厂决定升级其有机工艺控制方法，采用更环保的、更经济的污水管 理工艺，确保排放浓度和排放量在适当的限值内。

       经过大量的现场测试，化工厂决定选用基于Sievers InnovOx技术的有机物监测系统。 目前有四台 Sievers InnovOx在线型TOC分析仪用于监测各种工艺样品流。该分析仪系统Z近检测到两次重大的工艺污染事件，使操作人员能够缓冲的有机物排放量，并同正常出水加以平衡，避免了超出排放限值。因此，该系统确保了污水处理厂在污染期间的可靠运行，帮助公司避免支付超额附加费和罚款， 以及负面影响所造成的损失。仅靠解决这两次事件， 公司便收回了对该监测系统的投资和运营成本。 

       分析仪在检测到过高出水峰值时，也会显示快速恢复正常。在线监测解决方案使污水处理厂能够在不 超出排放限值的情况下管理排放。 

       用户对 InnovOx 监测解决方案赞不绝口：“InnovOx TOC 分析仪在此应用中表现不俗。由于仪器的运行时间相当长，我们决定根据读数来立即确定出水水质。如今，我们能够更有效地控制污水处理过程， 更清晰地理解和预见在生产过程中导致有机物污染 的根源。这使我们能够立即对非正常出水状况作出反应，以免中断污水处理厂的运行。”

简介和挑战 

       氯碱生产厂使用饱和盐水和电力，利用先进的膜技术来生产氯，广泛用于纯净漂白剂和其它含氯产品， 以及烧碱等。盐水中的过量有机污染物能够破坏膜系统，致使工厂停产。因此，改进生产中水流的有 机物监测，对于保护设备、维持生产运行是至关重要的。 

       北加州的氯碱生产厂利用实验室TOC分析技术来监测饱和盐水溶液中的有机物含量。虽然氯碱厂认识到TOC监测对保护先进的膜系统的重要性，但其实验室的TOC仪器依赖于高温氧化技术，无法满足连续运行的时间要求。因此，实验室经理决定寻求其它的在线监测技术方案，以更好地掌握生产过程， 同时满足可靠性和正常运行时间的需求。

解决方案 

       Sievers分析仪为现场测试提供了一套InnovOx在线型演示仪器。InnovOx在线型TOC分析仪能够连续、 精确地测量水中的有机碳，测量浓度范围广，从盐水到蒸汽冷凝水。用户安装了InnovOx在线型分析仪，用于监测盐水离子交换器和超纯盐水存储器之间的盐水。用户得到了盐水成分的连续数据，从而做出明智决策来保护膜系统。 

       Sievers的解决方案包括带有涡流冷却器的NEMA 4X 机壳。稍微加压机壳能够起到两个作用：冷却和净化气室， 防止腐蚀性气体进入。

       安装在现场的示范机不间断运行3个月，在运行期间工厂也进行了实验室测量，以确认分析仪的连续性能表现。典型的测量数据约为2 ppm TOC（见图 1），带有自动确效标样（5 ppm 碳的蔗糖）的峰值。 

       预防性维护计划（见图 2）旨在Z大程度降低关键运行中的意外风险。分析仪的标准配置双样品流功能，可用于自动清水冲洗，进一步降低了维护要求。

图 1 – Sievers InnovOx 在线型分析仪在监测氯碱厂的盐水供应时得到的 TOC 测量数据

图 2 - InnovOx 预防性维护时间表

结果 

       经过评估，该公司订购了 InnovOx 在线型 TOC 分析仪，并对此在线监测方案非常满意。公司的决定主要基于以下几方面： 

       • 数据精确度高，正常运行时间长 

       • 维护要求极低 

       • 改进的测量数据，先进的膜技术

       即便是在氯碱行业如此具有挑战性的应用中， Sievers InnovOx 分析仪也能够提高性能表现，延长正常运行时间。InnovOx 分析仪的优点包括：特定应用的样品制备、稳健的样品处理、业界ling先的超临界水氧化（SCWO）技术、精确的 TOC 测量、便捷的维护和操作。 InnovOx 在线型 TOC 分析仪能够提供连续数据，帮助工厂做出自信的决策，以保护设备和极大提高生产效率。

概况 

       很多成品Z终质量完全由原材料的初始质量决定， 如聚合物、有机和无机溶剂、清洁剂、纸和杀虫剂。 Z普遍的原材料是氯气与氢氧化钠等，由氯碱行业生产。 

       氯碱工艺就是通过电解近饱和、饱和以及超饱和的盐水来制取氢氧化钠和氯气。在强电流下，盐水分解产生氢氧化钠、氯气和氢气。这就是氯碱工艺， 工艺过程越GX，产品质量和利润就越高。 

       世界氯碱年产量已超过了 4500 万吨，其中北美和亚洲合计产出 1400 万吨，欧洲 1000 万吨，许多其 他区域提供余下的 2100 万吨。

生产方法 

       图 1 即为氯碱制造的大致的流程，从原始的盐水溶 液开始。盐水溶液浓度在 3.5% － 28.0%之间。对 此溶液用盐使之饱和、过滤、然后置入电解池。通强电流后，溶液被电解生成氯气、氢气和产生苛性碱溶液。此过程生成的三种产物都被净化，然后出售或用于其他内部工艺。进入电解池前，在盐水处理工艺的任何工艺点（如灰色区域所示）都可以进行总有机碳 TOC 检测。 

图 1 氯碱工艺

       在苛性碱溶液工艺区（橙色区域），可以进行氢氧 化钠溶液中无机碳（IC）的质量保证检测。

       饱和食盐水在直接电流刺激下被电解，在阳极产生 氯气，在阴极产生氢氧化钠和氢气。 为了避免氢氧化钠、氢气，与氯气发生化学反应，在电解槽中插入一张有孔的隔膜将其隔为阳极室和阴极室 （见图 2）。

       随着氢氧化钠在阴极富集，水被分解成氢气和氢氧根离子，化学方程式如 下： 2Na⁺ + 2H₂O + 2e^-→ H₂+ 2NaOH 要电解出氢氧化钠必须防止氢氧化钠和氯气发生反应。通常，有三种处理方式：在电解槽中加入汞池、隔膜法和使用隔膜池工艺。其中，隔膜池工艺是Z经济有效的电解制碱方法，因为它耗电Z少，在碱浓缩过程中需要的蒸汽也相对较少。 

       膜池工艺使用全氟磺酸膜，具有离子选择性，以分隔阳极与阴极反应。只有钠离子和少量的水可以通过这张膜。 这样可以生产高质量的氢氧化钠（NaOH）。

图 2 氯碱生产

为什么检测总有机碳？ 

       精良的氯碱工艺是建立在严格的变量控制基础上的， 电化过程中的各种影响因子需被监测和控制在一个稳定水平。其中一项重要指标就是盐水溶液中的总有机碳含量。通常，溶液中的总有机碳含量不能超过 10ppm。低于这个值，离子膜可以正常使用，但如果高于这个值，过量的有机物则可能会使溶液发泡阻塞离子膜，局部脱水，严重的甚至灼烧离子膜。 一旦离子膜遭到破坏，就必须重换一张以确保Z佳 效果。如果继续使用原离子膜，就必须大幅加强电压。不管用何种方法处理，一旦制碱过程受到干扰， 生产成本就会增加。

Sievers InnovOx方法学 

       Sievers 分析仪在总有机碳分析领域一直引ling创新的潮流，旨在为Z困难的基体提供Z有力的分析仪。 Sievers InnovOx 总有机碳分析仪在原有基础上进一步创新 ， 采 用 超 有 效 的 超 临 界 水 氧 化 （Supercritical Water Oxidation，SCWO）技术， 能连续分析成百上千的水样，而无需重新校准，无 需系统维护，无更换部件。 

       Sievers InnovOx 分析仪的工作原理基于湿化学氧化技术，在水样中加入酸和氧化剂。通过吹扫去除无机碳，然后在升高的温度下样品被过硫酸盐氧化。 产生的二氧化碳被非色散红外光度计检测。

       分析仪内部配有加温装 置使水样和试剂温度升高，促进有效的氧化反 应，并使液态水转化成超临界水。到这个阶段 就产生了超临界水氧化 （SCWO）现象。这一突破性技术实现了99% 的氧化效率，确保分析结果有很高的准确度和 精确度。 

       同时，每次分析过程结束，InnovOx分析器都会自动去除样品基体中 的污物杂质，以保证没有盐或者氧化副产物遗 留在反应室、管道或阀中。

样品数据 

       表1和图3的数据显示了氯化钠溶液中总有机碳含量的回收率。这说明InnovOx能够有效分析TOC，不被溶液中的盐离子影响。数据表明InnovOx能够测定饱和盐水溶液中的TOC。

表1 TOC 回收率

图3 NaCl回收率

结论 

       氯碱行业负责为成千上万的消费产品提供原材料。 产品的制造商需要一个可接受的纯度起始水平，以保证Z终产品的质量。氯碱行业通过使用TOC及几个其他的关键指标来监测其制造工艺的纯度。

       InnovOx分析仪重新定义了饱和盐水分析的生产量和生产效率。以前使用燃烧法分析仪需要两周才能完成分析的水样，现在使用InnovOx一个晚上就能解决，成本非常小。得益于先进的超临界水氧化 （SCWO）技术，Sievers InnovOx总有机碳TOC分析仪可以对各种困难基体的水样进行分析，可靠、 方便、Z低维护。

背景介绍 

       锅炉系统是一个半封闭的循环系统，它的工作原理 是先将水加热使其转换为水蒸气后驱动发电机发电， 与此同时蒸汽冷凝结成水后继续回到系统循环使用。 因此锅炉水的化学组成直接影响了锅炉效率和燃料的消耗。不合理的水处理容易使锅炉生成结垢并对 锅炉系统产生腐蚀。水中的杂质在高温的锅炉管壁 上很容易生成结垢和沉积物。结垢会隔离锅炉管， 降低锅炉加热效率，在生成同等蒸汽的情况下耗费 更多燃料。例如，一个中度结垢的250HP锅炉相比 一个“洁净”的锅炉，在产能相同时，每年要多消耗 几千美元的燃料。而且腐蚀会降低设备的使用寿命， 并需要更多的维修费用。

图1：锅炉系统示意图

       锅炉系统中的腐蚀会快速损坏管路导致工厂停产。 因此一个正常运作的脱气器和一个准确的化学水处 理方案可以有效解决腐蚀问题，大大延长锅炉寿命。 而有效的锅炉防腐蚀方案也离不开有效的监控方案。

常用的一种技术是监测和控制进水的硬度和铁离子 含量。确保水质Z适宜的化学组成可以大大降低沉 积和结垢的风险。若您对锅炉的化学性质不太了解， 这种情况下您需要选择更好的监控系统。

       锅炉系统通常由几个易被腐蚀的关键部件组成。一旦腐蚀发生在任一部件上，会大大降低锅炉的工作效率。目前判断腐蚀是否发生的Z 好方法是监测锅 炉水中是否存在有机物。通过对锅炉水中总有机碳 （TOC）的检测，可以很好地检测系统的完整性及 腐蚀情况，避免因腐蚀而产生严重的后果。

       大部分工厂都会根据锅炉工作压力，对锅炉进水的 TOC 值设置一个Z 高限值。通常来说，压力越 低，对杂质含量控制的 要求就越低。大部分水 中自然含有的有机物可 以通过离子交换或物理 过滤（例如超滤）等方法去除。但部分氧化物， 需要额外的步骤才能被去除或降解。

       锅炉腐蚀的诸多重要形 成原因中，有一项是因 为二氧化碳（CO2）。二氧化碳能以可溶解气体状 态进入冷凝系统，或者它也能与给水中碱性的碳酸 氢盐及碳酸盐相结合。通常脱气水中往往不含可溶 解的二氧化碳。但下方的化学方程式显示了碳酸氢 盐或碳酸盐是如何自然地分解成二氧化碳的。

反应 1：2NaHCO3+ 热量 => NaOH + CO2 + H2O 

反应 2： Na2CO3 + H2O + 热量 => 2NaOH + CO2

反应 1 为完全反应，而反应 2 的完成度仅为 80%。 

       由二氧化碳而导致的侵蚀表征，通常为金属的缺失， 典型的症状为管路底部的管壁呈现腐蚀凹槽。在冷凝系统中Z易发生这种情况的是管路的螺纹区域或 者受压区域。 

图 2 显示了在较长的一段时间内对锅炉水的一个监 测结果。在这个工厂里，经理对 TOC 值设置了一 个限值：80ppm TOC，在监测的这段时间内 TOC 值一直低于限值。一旦 TOC 超过了规定值，操作 员会快速报告情况并及时改进。

图 2：锅炉水中的 TOC 回收

Sievers InnovOx工作原理

       Sievers 分析仪一直致力于开发 TOC 分析的创新技 术，意在为复杂应用提供Z为稳定的 TOC 分析仪。 Sievers* InnovOx TOC 分析仪将技术创新带到了一个新的领域。采用极为有效的超临界水氧化技术 （SCWO），InnovOx 能对几千个水样连续监测而无需重新校准，也无需仪器维护或者更换零部件。

       Sievers InnovOx 的操作原理基于湿式化学氧化技术，在水样中加酸和氧化剂。无机碳通过吹扫可去 除，然后水样在过硫酸盐和高温作用下被充分氧化。 所产生的二氧化碳由非色散红外分光光度计测量。

       InnovOx 将水样和氧化剂的混合物加热到高温，保 证充分氧化并将液体水样转化为超临界状态。一旦 进入该状态，超临界水氧化（SCWO）现象就发生 了。这个创新技术能达到 99%的氧化效率，从而使 TOC 测试达到极高的精确度和准确度。

       Sievers InnovOx 在每次测定结束时，也会去除有 问题的样品基体。因此，氧化副产物、盐等物质不 会在反应器、管道和阀中残留。

总结 

       优化锅炉的性能对于减少防护性的维护或者维修十分重要，而且能Z大化盈利率。超临界水氧化技术 为目前的 TOC 检测技术提供了创新和更绿色环保的解决方案。Sievers InnovOx 提供可靠、有效的 TOC 监控解决方案，是整套锅炉水系统不可或缺的组件。

       随着科技和社会的发展，人们越来越重视水质环境的监测，水质它标志着水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学和生物的特性及其组成的状况。水质参数是用以表示水环境质量优劣程度和变化趋势的水中各种物质的特征指标。环境质量参数很多，在评价水环境污染程度时，一般选取物理的、化学的、生物的水质参数。其中包括：水的混浊度、透明度、色度、嗅、味、水温、pH值、BOD(COD)等。

       总有机碳(TOC)是以碳的含量表示水中有机物的总量，结果以碳的质量浓度表示。碳是一切有机物的共同成分，组成有机物的主要元素，水的TOC值越高，说明水中有机物含量越高，因此，TOC可以作为评价水质有机污染的指标。

       TOC的测定方法通常有燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、湿法氧化-非分散红外吸收法等。Sievers分析仪是苏伊士水务技术与方案下属的一个分部。设计并制造先进的水质分析测量仪器，产品具有简洁、快速、准确的优点。Sievers InnovOx ES实验室总有机碳TOC分析仪采用超临界水氧化（SCWO）技术，什么是超临界水氧化技术？

       超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation，简称SCWO）技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H₂O、CO₂ 和N₂等物质，S、P等转化为Z高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)技术的原理是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物快速转化为CO₂、H₂O、N₂和其他无害小分子。Z初用于处理大量的污水、污泥、被污染的土壤等。SCWO技术利用水中氧化剂，要求的温度（375℃/770°F）和压力（22.1MPa/3200psi）高于水的临界点，因而能破坏有机废物。上述条件能使有机碳迅速而完全地氧化成CO2。如今，SCWO技术的研究和开发主要集中在处理各种有毒有害的有机废物。Sievers分析仪是SJ将此技术应用于商业实验室 TOC 分析仪器的公司。

InnovOx ES实验室总有机碳（TOC）分析仪的特点与优势

稳定可靠的样品处理

高达50,000 ppm TOC的宽动态范围

可选配带搅拌和冲洗站的自动进样器，适用于大批量实验室应用

ZL超临界水氧化，具有出色的TOC回收率和高可靠性

可靠的NDIR检测技术，无移动部件

简单直观的操作

灵活多样的检测模式，包括TOC（TC-IC）或NPOC

COD/BOD报告

处理棘手的TOC样品，如纤维素和盐水

InnovOx ES实验室总有机碳（TOC）分析仪产品规格

* 所述分析性能可在受控实验室条件下实现，已Z大限度减少操作和标准品误差。

** 使用40mL和60mL样品瓶Z多63个取样管。使用35mL样品瓶Z多120个取样管。

*** NPOC模式，瓶装N2作为载气。此性能在受控条件下实现，已尽量减小或消除影响低水平检测性能的可变因素。2016年8月之前交付的仪器可能无法实现此性能。

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简介和挑战

氯碱生产厂使用饱和盐水和电力，利用先进的膜技术来生产氯，广泛用于纯净漂白剂和其它含氯产品，以及烧碱等。盐水中的过量有机污染物会破坏膜系统，致使工厂停产。因此，改进生产中水的有机物监测，对于保护设备、维持生产运行是至关重要的。

北加州的氯碱生产厂利用实验室TOC分析技术来监测饱和盐水溶液中的有机物含量。虽然氯碱厂认识到TOC监测对保护先进的膜系统的重要性，但其实验室的TOC仪器依赖于高温氧化技术，无法满足连续运行的时间要求。因此，实验室经理决定寻求其它在线监测技术方案，以更好地掌握生产过程，同时满足可靠性和正常运行时间的需求。

解决方案

Sievers分析仪为现场测试提供了一套InnovOx在线型演示仪器。InnovOx在线型TOC分析仪能够连续、精确地测量水中的有机碳，测量浓度范围广，从盐水到蒸汽冷凝水。用户安装了InnovOx在线型分析仪，用于监测盐水离子交换器和超纯盐水存储器之间的盐水。用户得到了盐水成分的连续数据，从而做出明智决策来保护膜系统。

Sievers®的解决方案包括带有涡流冷却器的NEMA 4X机壳。稍微加压机壳能够起到两个作用：冷却和净化气室，防止腐蚀性气体进入。

安装在现场的示范机不间断运行3个月，在运行期间工厂也进行了实验室测量，以确认分析仪的连续性能表现。典型的测量数据约为2 ppm TOC（见图 1），带有自动确效标样（5 ppm 碳的蔗糖）的峰值。

预防性维护计划（见图2）旨在最 大程度降低关键运行中的意外风险。分析仪的标准配置双样品流功能，可用于自动清水冲洗，进一步降低了维护要求。

图1. Sievers InnovOx在线型TOC分析仪

在监测氯碱厂的盐水供应时得到的TOC测量数据

图 2. InnovOx 预防性维护时间表

结果

经评估，该公司订购了InnovOx在线型TOC分析仪，并对此在线监测方案非常满意。公司的决定主要基于以下几方面：

数据精确度高，正常运行时间长

维护要求极低

改进的测量数据，先进的膜技术

即便是在氯碱行业如此具有挑战性的应用中，Sievers InnovOx分析仪也能够提高性能表现，延长正常运行时间。InnovOx分析仪的优点包括：特定应用的样品制备、稳健的样品处理、业界领先的超临界水氧化（SCWO）技术、精确的TOC测量、便捷的维护和操作。

InnovOx在线型TOC分析仪能够提供连续数据，帮助工厂做出自信的决策，以保护设备和极大提高生产效率。

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