Krzemionka, zwana także tlenkiem krzemu (SiO 2) lub kwarcem, jest związkiem pochodnym pierwiastka chemicznego krzemu (Si) i stanowi w przybliżeniu 59% skorupy ziemskiej oraz dużą część zwykłego piasku. Krzem łączy się z tlenem, tworząc krzemiany, które są najbardziej popularną grupą minerałów.
Krzemionkę można znaleźć w formie rozpuszczonej lub zawiesiny cząstek krzemionek w większości naturalnych źródeł wody. Krzemionka jest wykorzystywana w wielu zastosowaniach przemysłowych, w tym w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, a także jako dodatek przy filtracji wody.
Dlaczego warto przeprowadzać pomiary krzemionki?
Większość wód zawiera duże ilości krzemu i jego pochodnych, w formie krzemionki (SiO 2) lub krzemianów
(SiO 4 – i SiO 3 2–). Stężenie krzemionki w wodzie zazwyczaj wynosi poniżej 30 mg/L, ale stężenia przekraczające 100 mg/L nie są niczym nietypowym. Stężenia powyżej 1000 mg/L mogą występować w solankach i wodach słonawych.
Krzemionka w wodzie może powodować poważne problemy z wodą wykorzystywaną w przemyśle
Krzemionka i krzemiany są także dodawane do wody jako kondycjonery, detergenty oraz inhibitory korozji. Z drugiej strony krzemionka w wodzie może sprawiać poważne problemy dla przemysłu, głównie w przypadku zastosowań kotłowych i parowych. Wysokie ciśnienia oraz wysokie temperatury mogą powodować osadzanie się krzemionki na rurach kotła i wymiennikach ciepła.
Powstałe szkliste osady obniżają wydajność przepływu ciepła i mogą prowadzić do przedwczesnych awarii. Krzemionkowe osady na łopatach turbiny parowej zmniejszają jej wydajność oraz wiążą się z koniecznością kosztownych przestojów w celu jej oczyszczenia. W przypadku zastosowań bardzo wysokociśnieniowych poziom krzemionki musi być utrzymywany poniżej 0,005 mg/L (5 ppb).
Pomiar stężenia krzemionki w wodzie jest także przydatny do monitorowania wydajności demineralizatorów. Badanie krzemionki (jednego z pierwszych zanieczyszczeń wykrywanych, gdy wyczerpana jest zdolność jonowymienna demineralizatora) zapewnia wrażliwy pomiar sprawności demineralizatora.
Procedury i metody analityczne oznaczania krzemionki
Procedury analityczne dla krzemionki obejmują metodę krzemomolibdenianową do pomiarów w wysokim zakresie oraz metodę błękitu heteropolowego do pomiarów w niskim zakresie. Metoda błękitu heteropolowego to rozszerzenie metody krzemomolibdenianowej w celu zwiększenia jej czułości.
Metody badania krzemionki firmy Hach® służą do oznaczania krzemionki reagującej z molibdenianem. Terminy „reagująca z molibdenianem” lub „niereagującą z molibdenianem” nie sugerują reaktywności, bądź jej braku, z innymi odczynnikami lub w innych procesach. Okazjonalnie próbka zawiera krzemionkę, która bardzo wolno reaguje z molibdenianami lub nie reaguje z nimi wcale. W co najmniej jednej ze swoich postaci krzemionka nie reaguje z molibdenianami nawet pomimo tego, że jest w stanie przejść przez bibułę filtracyjną i jest obecna w formie rozpuszczonej lub koloidalnej. Nie wiadomo do jakiego stopnia taka „niereaktywna” krzemionka występuje w wodzie.
„Niereagująca z molibdenianami” krzemionka może zostać przekształcona do postaci „reagującej z molibdenianami” w wyniku ogrzewania lub łączenia z alkaliami, na przykład przy roztwarzaniu wodorowęglanem sodu. Szczegółowe informacje można znaleźć w metodzie standardowej 4500-SiO 2
Zarówno w metodzie krzemomolibdenianowej, jak i błękitu heteropolowego, otrzymany kolor jest wprost proporcjonalny do ilości krzemionki reagującej z molibdenianami. Całkowitą krzemionkę można oznaczyć, przeprowadzając analizy za pomocą metody elektrotermicznej absorpcji atomowej (metody standardowe 3113B), spektrometria mas sprzężona z plazmą wzbudzaną indukcyjnie (metody standardowe 3125) lub metoda sprzężona z plazmą wzbudzaną indukcyjnie (metody standardowe 3120).
Terminy, takie jak „koloidalna”, „krystaloidalna” i „jonowa” są używane, aby odróżnić różne postaci krzemionki, ale taka terminologia jest nieuzasadniona. Firma Hach nie zapewnia żadnych metod ani wsparcia do żadnej metod oznaczania krzemionki całkowitej.
Firma Hach® oferuje sprzęt, zasoby, szkolenia i oprogramowanie, które są niezbędne do skutecznego monitorowania i zarządzania poziomami krzemionki w danym zastosowaniu procesowym.