鍋爐水與超純水中的二氧化硅檢測：監測場景、方法及注意事項

在工業水處理與水質監測領域，二氧化硅（SiO?）是一個至關重要卻又常被忽視的指標。它看似尋常，但其含量的細微變化卻可能對工業生產設備的安全、效率乃至產品質量構成顯著影響。那么，在什么情況下需要對水中的二氧化硅進行嚴格監控？其依據何在？監測過程中又應注意哪些要點？本文將對此進行深入探討。

水中二氧化硅示意圖

一、二氧化硅檢測的必要場景：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。其檢測需求主要源于以下幾個方面：

1. 防止硅垢沉積，保障熱力設備安全：這是二氧化硅檢測最核心、最廣泛的應用。在鍋爐（尤其是中高壓鍋爐）、蒸汽輪機、換熱器等熱力系統中，隨著水溫升高、水分蒸發，水中溶解的二氧化硅會因過飽和而析出，形成堅硬、致密且導熱性極差的硅酸鹽水垢。這種垢層不僅極大降低熱傳導效率，增加燃料消耗，更可能導致金屬管壁局部過熱，引發鼓包、爆管等嚴重安全事故。因此，對鍋爐給水、爐水及蒸汽冷凝水中的二氧化硅進行連續監測至關重要。
2. 確保高純水水質，滿足高端制造需求：在電子工業（如半導體、集成電路制造）、制藥工業（特別是注射用水）、高壓鍋爐補給水等領域，對水的純度要求達到了ppb（十億分之一）甚至ppt（萬億分之一）級別。水中的微量二氧化硅會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。因此，在反滲透（RO）、電去離子（EDI）、混床等超純水制備工藝的進出口設置精密二氧化硅監測點，是控制產品品質的關鍵環節。
3. 評估水體狀況，服務環境監測與工藝控制：在地表水、地下水環境監測中，二氧化硅的含量可作為地質活動和水文地球化學過程的指示參數。在石油化工、冶金、造紙等行業的循環冷卻水系統中，監測二氧化硅有助于判斷水質結垢傾向，指導緩蝕阻垢劑的投加。此外，某些工業廢水（如玻璃、陶瓷、硅化合物生產廢水）的排放也需要對二氧化硅含量進行監控，以滿足環保法規要求。

二、檢測的標準依據：科學嚴謹的規范

進行二氧化硅檢測必須遵循科學、嚴謹的國家或行業標準，以確保數據的準確性和可比性。目前，我國相關的現行有效標準主要包括：

• GB/T 12149-2017《工業循環冷卻水和鍋爐用水中硅的測定》：這是工業用水硅含量測定的基礎性國家標準。該標準詳細規定了鉬藍分光光度法、硅鉬黃分光光度法等多種經典化學分析方法的具體步驟、試劑、儀器要求和結果計算。它為實驗室手工分析提供了權威依據，也是許多在線、便攜式儀器設計原理的參考基準。
• DL/T 502.29-2019《火力發電廠水汽分析方法 第29部分：微量硅的測定（硅鉬藍分光光度法）》：這是電力行業針對火力發電廠高參數機組對水質極高要求而制定的專項標準，特別適用于微量硅（低至μg/L級）的精確測量，技術性要求更高。

這些標準共同構成了二氧化硅檢測的技術規范體系，任何檢測活動，無論是離線實驗室分析還是在線連續監測，其方法驗證和結果評判都應以此為準繩。

三、檢測方法與關鍵注意事項：精度與可靠性的保障

目前，主流的二氧化硅檢測方法以分光光度法為核心，尤其是基于標準方法的硅鉬藍法。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生成黃色硅鉬雜多酸，再用還原劑將其還原成藍色的硅鉬藍絡合物，該藍色的深度與二氧化硅濃度成正比，通過測量特定波長下的吸光度即可定量。

為確保檢測結果的準確性，需注意以下關鍵點：

• 樣品的代表性：采樣點應具有代表性，避免死水或受污染區域。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。
• 干擾物質的消除：水中的磷酸鹽、鐵離子、濁度、色度等可能對測定產生干擾。需嚴格按照標準方法進行操作，如控制酸度、加入掩蔽劑、進行空白校正和參比測量等。
• 試劑與環境的穩定性：所用試劑應純度高、配制準確、在有效期內。檢測環境應避免強光直射、顯著振動和電磁干擾，以保證儀器穩定工作。
• 量程與精度的匹配：根據待測水樣的預期濃度選擇合適的儀器量程。例如，監測超純水需選擇μg/L級別的微量硅表，而監測工業廢水則可能需要mg/L量程的儀器。
• 儀器的校準與維護：定期使用有證標準物質對儀器進行校準，驗證其準確性。對于在線監測設備，需按規程進行清洗、更換試劑和易耗件，防止管路堵塞或試劑結晶影響測量。

四、適用儀器設備選型參考

針對不同的應用場景和精度要求，選擇合適的檢測儀器至關重要。

• 對于需要現場快速篩查、應急監測或流動性檢測任務贏潤環保ERUN-SP9-D2型便攜式二氧化硅水質檢測儀是理想選擇。該儀器基于分光光度法原理，測量范圍為0.01~5.00mg/L，具有攜帶方便、操作簡單、結果快速的特點，能滿足大多數現場檢測需求。

ERUN-SP9-D2型便攜式二氧化硅水質檢測儀

對于固定實驗室的日常批量樣品分析，贏潤環保ERUN-ST7-D2型實驗室臺式二氧化硅水質檢測儀則更為專業。它同樣采用分光光度法，具備更高的自動化程度和數據處理能力，存儲記錄可達10萬條，支持數據上傳和打印，適合進行精確、穩定的離線分析。

ERUN-ST7-D2型實驗室臺式二氧化硅水質檢測儀

當檢測對象為火電廠鍋爐水等對微量硅有極高要求的超純水時，贏潤環保ERUN-ST3-D2型火電廠鍋爐水微量二氧化硅檢測儀專為此類苛刻環境設計。其測量范圍可達(0.0~200.0)μg/L，分辨率0.1μg/L，并具備本底補償和自動計時提醒功能，嚴格遵循GB/T 12149-2017等標準，確保微量硅測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儀

對于需要連續、實時監控工藝水質的點位，如化工廠循環水、超純水系統產水等，贏潤環保ERUN-SZ3-D2型在線監測硅表能夠實現無人值守的連續精準監測。該儀器可配置1-6個通道，分析周期約12分鐘，具備自動清洗和精密加藥系統，能有效降低維護頻率和試劑消耗，為過程控制提供及時的數據支持。

ERUN-SZ3-D2型在線監測硅表

二氧化硅的水質監測是一項嚴謹的科學實踐，它貫穿于工業安全生產、產品質量控制與環境保護的多個關鍵環節。只有深刻理解其必要性，嚴格遵循標準方法，注意操作細節，并合理選用監測設備，才能有效駕馭這一“隱形”指標，為各行業的穩定運行和高質量發展保駕護航。