【コラム】オンラインイオン分析における卓越した柔軟性:2060 IC Process Analyzer
2021/03/08
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化学分析といえば、まず思い浮かぶのは、実験室でサンプルを分析している化学者の姿でしょう。
しかしながら、工業プロセスの世界では、化学分析ははるかに複雑な作業です。例えば金属加工産業では、腐食は複雑な問題です。従来のアプローチ(オフライン分析システム)はコストがかかり、高品質な金属加工製品の予防、識別、製造には、より積極的なアプローチが必要とされています。したがって、このような要件を満たすためには、より包括的なサンプルモニタリング・分析のアプローチが必要となります。
オフライン分析システムがサンプルの採取・処理を分析者に依存しているのに対し、オンライン分析システムでは、分析者に依存することなく、複数のパラメータをリアルタイムで連続的にモニタリングすることが可能です。
オンライン分析、インライン分析、アトライン分析の違いについて知識をおさらいする必要がありますか?ブログ記事をご覧ください:
私たちはパイオニアです:Metrohm Process Analytics
プロセス分析工学(PAT)の導入により、プロセス内の実際の状況をリアルタイムで詳細に把握することができます。総合的なソリューションプロバイダーとして、Metrohm Process Analyticsは、オンライン化学分析に最良のソリューションを提供します。私たちは、プロセス現場で直接採取された代表サンプルから、さまざまな分析種の複数分析を可能にする、柔軟でモジュール式のプロセスアナライザーを開発することで、プロセス分析の最適化を追求しています。
PATについて詳しく知りたい方は、以下より全3部構成の記事シリーズの第1部をご覧ください。
2060 IC Process Analyzer
オンラインプロセス分析における40年以上の経験を持つMetrohm Process Analyticsは、常に革新に取り組んできました。2001年、Metrohmにて初のモジュール式ICシステムが開発され、大きな成功を収めました。ここ数年、Metrohm Process Analyticsは自社製品により高いモジュール式の柔軟性を持たせることに注力しており、その結果として2019年、次世代のプロセスイオンクロマトグラフである2060 IC Process Analyzer(図1)が発表されました。これは2台の930 Compact IC Flexシステムを用いて構築されており、(例えば2060 Process Analyzerのような)メトロームプロセスアナライザーラインアップとの完全な相乗効果を実現しています。
プロセス分野向けICソリューションの開発背景について詳しくは、2060 IC Process Analyzerのこれまでの歴史を紹介した過去のブログ記事をご覧ください:
2060プラットフォームを使用することで、モジュール性は次の段階へと進化を遂げています。最大4つのウェット部キャビネットを組み合わせた構成により、複数のプロセス流に対する多変量測定用の複数分析モジュールの、無数の組み合わせが可能になり、この点でこのアナライザーは市場に類を見ないものとなっています。
このモジュール式構造により、独立したキャビネットを、プロセスの広範な状況を把握するため、生産現場のさまざまな場所に配置することも可能になります。例えば、2060 IC Process Analyzerは、火力発電所や原子力発電所の水蒸気サイクルにおける腐食を防止するため、複数の場所に設置することができます。
2060 IC Process Analyzerは、簡便かつ効率的な制御・プログラミングオプションを可能にする柔軟なソフトウェアを用いて管理されます。Metrohmが提供する複数種類の検出器を用いれば、幅広いスペクトルの分析種の高精度分析を並行して行うことが可能です。 自律運転および信頼性の高い微量分析用のオプション(無加圧)超純水システムを搭載していることも、無人運転のための連続溶離液生成を可能にすることで、ユーザーに恩恵をもたらします(図2)。
最後に、よく知られたMetrohm Inline Sample Preparation(MISP)技術は、困難なサンプルマトリックスの再現性のある完全自動前処理を、プロセスエンジニアにとって付加的な利点として提供します。
主要な応用例
腐食防止・管理指標を含むサンプルおよびプロセスデータの収集は、多くの産業における効率的なプラント管理にとって極めて重要です。予定外のプラント停止、事故、そして会社資産への損害を防ぐため、プロセスエンジニアは腐食問題を特定するため実験室の同僚を頼りにしています。実験室での分析とプロセス環境をつなぐ最も効果的な方法の一つが、リアルタイム分析モニタリングを採用することです。
最適なオンライン腐食管理
有害な腐食性イオン(例:塩化物、硫酸塩、有機酸)の定量、腐食インヒビター(例:アンモニア、アミン、皮膜形成アミン)の測定、あるいは腐食生成物の検出のいずれであっても、2060 IC Process Analyzerは24時間365日の無人分析に理想的なソリューションです。
原子力発電所では、このアナライザーは、無機陰イオン、有機陽イオン、脂肪族アミンを含む多数の分析種を測定することができ、複数の装置を必要とせず腐食兆候を徹底的に把握することができます。
迅速かつ信頼性の高い結果を提供することで、このシステムは、管理値との継続的な結果比較を通じて、プラント内の腐食プロセスの状況について貴重な知見をもたらします。結果を特定の事象と関連付けることで、プラントの稼働停止を防止・最小化するための効果的な是正措置を迅速に講じることができます。
2060 IC Process Analyzerによる原子力発電所一次系中の陰イオン・陽イオンの決定について詳しくは、以下より無料のアプリケーションノートをご覧ください。
飲料水のオンライン分析
飲料水プラントおよび飲料ボトリング会社では、臭素酸塩のような消毒副生成物(DBP)は発がん性を持つため、その決定は極めて重要です。発がん性物質である臭素酸塩(BrO3-)は、世界保健機関により飲料水中の推奨濃度限界が10 μg/Lと定められています。
今日では、自動サンプル前処理の可能性、多様な分離機構、そして異なる種類の検出器を活用できることから、イオンクロマトグラフィーは水質分析における最良の日常分析方法であることが実証されています。これを裏付ける分析規格には、EPA 300.1、EPA 321.8、ASTM D6581、ISO 11206、およびISO 15061があります。
2060 IC Process Analyzerは、飲料水中の微量臭素酸塩をオンラインでモニタリングすることができ、これはより高いスループット、手動での実験室試験に費やす時間の削減、そしてより高品質な飲料水を意味します。
2060 IC Process Analyzerによる飲料水中の臭素酸塩のオンライン分析について詳しくは、以下より無料のアプリケーションノートをご覧ください。
大気中のエアロゾルおよびガスのモニタリング
世界人口の約92%が、世界保健機関の大気質ガイドライン水準を満たさない場所に住んでいます。大気汚染は、既存の健康状態を悪化させ、寿命を縮める可能性があります。不妊の原因との関連性も指摘されています。したがって、大気汚染および大気成分が環境や私たちの健康に与える影響を理解することは、非常に重要です。
大気汚染は、気体化合物だけでなく、エアロゾルや粒子状物質(PM)によっても引き起こされます。これらの極めて微細な粒子は肺に侵入し損傷を与えます。そこから超微細粒子が血球を通じて全身に広がり、炎症症状を引き起こす可能性があります。こうしたリスクは世界中で活発に議論・研究されていますが、実際にどの化合物が害を及ぼしているのかは、依然として明らかになっていません。
その結果、長期的な測定に関するより具体的なデータへの大きなニーズがあります。大気中の化学化合物濃度の迅速な分析方法とリアルタイム測定は重要であり、これにより状況や影響のより良い理解が可能になるはずです。
最適な大気質モニタリングのためには、周囲の大気中のガスおよびエアロゾル組成を、事実上同時に、かつ連続的に分析する必要があり、これはイオンクロマトグラフィーによるインライン分析によって可能になります。
Metrohm Process Analyticsは、2060 MARGA(Monitor for AeRosols and Gases in ambient Air | 大気中エアロゾル・ガスモニター)を提供しており、そのデュアルチャンネルイオンクロマトグラフのおかげで、捕集されたガスおよびエアロゾルサンプルからのイオンを自動的に分析することができます。
2060 MARGAの開発背景について詳しく知りたい方は、以下のブログ記事をご覧ください。
