Dans le domaine de la surveillance environnementale, l’exactitude et la fiabilité des données sont cruciales. Le tube de quartz , en tant que matériau en verre haute performance, est devenu un composant essentiel indispensable dans de nombreux instruments clés d'analyse environnementale en raison de ses propriétés optiques, thermiques et chimiques uniques.

Caractéristiques matérielles du tube de quartz : la base d’excellentes performances

L'avantage de performance des tubes de quartz (principalement composés de dioxyde de silicium de haute pureté) est une condition préalable à leur fonctionnement stable dans des environnements de surveillance environnementale difficiles. Ses principales fonctionnalités comprennent :

1. Transmission élevée : il a une transmission extrêmement élevée pour la lumière ultraviolette, visible et proche infrarouge (jusqu'à 93 % ou plus), en particulier dans les analyses qui nécessitent une sensibilité ultraviolette élevée, ce qui est irremplaçable.

2. Résistance à haute température : le point de ramollissement atteint environ 1 730 ℃ et peut fonctionner de manière stable pendant une longue période dans des environnements à haute température supérieure à 1 000 ℃ sans déformation ni cristallisation.

3. Stabilité thermique : Le coefficient de dilatation thermique est extrêmement faible (environ 5,5 × 10 ⁻⁷/℃) et il peut résister à des changements de température drastiques sans se fissurer.

4. Inertie chimique : à l'exception de l'acide fluorhydrique et de l'acide phosphorique chaud, il réagit à peine avec d'autres substances acides, présente une forte résistance à la corrosion acide et alcaline et n'est pas facilement contaminé par les échantillons de gaz ou de liquides.

Ces caractéristiques font des tubes de quartz une « fenêtre » et une « chambre de réaction » idéales pour connecter des environnements d'échantillonnage difficiles à des systèmes de détection optique/électrique de précision.

Domaines d'application principaux et manifestations spécifiques du produit

L'application des tubes de quartz dans les instruments environnementaux se reflète principalement dans les aspects suivants :

Application 1 : Système de surveillance continue des émissions (CEMS) pour les émissions de gaz de combustion

Application du produit : les tubes de quartz sont utilisés comme cellules d'échantillon/cellules à circulation de gaz dans les analyseurs de gaz infrarouges non dispersifs (NDIR) et les systèmes de spectroscopie d'absorption différentielle ultraviolette (DOAS).

Le principal problème à résoudre est que les gaz de combustion industriels présentent généralement les caractéristiques d'une température élevée, d'une humidité élevée et d'une forte corrosivité (contenant du SO₂, du NOx, du HCl, etc.). Les réservoirs ordinaires en verre ou en métal peuvent subir une diminution de la précision des mesures ou même des dommages dus à la corrosion, à l'adsorption ou à la déformation à haute température.

Le rôle et les avantages des tubes de quartz :

Fenêtre résistante à la corrosion : en tant que fenêtre d'entrée et de sortie pour analyser le chemin optique, les tubes de quartz peuvent être exposés pendant une longue période à de la fumée corrosive, gardant la surface optique propre et assurant une transmission stable des signaux optiques.

Piscine d'échantillons à haute température : les gaz de combustion à haute température peuvent être directement introduits dans la piscine d'échantillons de quartz pour analyse, sans avoir besoin d'un prétraitement de refroidissement complexe et potentiellement par perte de composants, permettant ainsi une surveillance in situ et en temps réel.

Cas vérifiable : par exemple, dans les analyseurs CEMS Siemens ULTRAMAT 23 ou ABB AO2000, les cellules d'échantillon de leurs unités de mesure à cœur sont en verre de quartz de haute pureté pour garantir une mesure précise des gaz tels que SO ₂ et NO.

Application 2 : Analyse de la qualité de l'eau - Analyseur en ligne de phosphore total/azote total

Application du produit : les tubes de quartz sont utilisés comme tubes de digestion dans les analyseurs de phosphore total/azote total en ligne basés sur les principes de digestion à haute température et haute pression.

Le principal problème à résoudre est que les composés de phosphore et d’azote présents dans les échantillons d’eau doivent être complètement dissous et convertis en orthophosphate ou nitrate mesurable à haute température (généralement 120-150 ℃), à haute pression et en présence d’oxydants puissants (persulfate de potassium).

Le rôle et les avantages des tubes de quartz :

Résistant aux environnements de dissolution extrêmes : les tubes de quartz peuvent résister simultanément à des températures élevées, à des pressions élevées et à une forte corrosion oxydante, ce qui en fait l'un des rares matériaux capables de fonctionner de manière stable pendant une longue période dans des conditions aussi complètes et difficiles.

Transparence optique : une fois la digestion terminée, certaines conceptions d'instruments permettent au chemin optique de traverser directement la paroi du tube de quartz pour une analyse colorimétrique de la solution de digestion, simplifiant ainsi la conception du chemin d'écoulement et réduisant la contamination croisée.

Cas vérifiés : L'analyseur en ligne d'azote total/phosphore total de la série NPW-160 de la société Hach et l'analyseur de la série QuickTON de la société LAR en Allemagne utilisent tous deux explicitement des tubes de digestion en verre de quartz comme composants de réaction à haute température de base.

Application 3 : Surveillance en ligne des composés organiques volatils (COV)

Application du produit : Dans le système de surveillance en ligne des COV basé sur la technologie de chromatographie en phase gazeuse (GC), des tubes de quartz sont utilisés comme revêtements et installés à l'intérieur du port d'injection chromatographique.

Le principal problème à résoudre est que les échantillons de COV présents dans l’air ambiant doivent se vaporiser instantanément au niveau du port d’injection avant d’entrer dans la colonne chromatographique. Ce processus peut entraîner une quantification inexacte, une traînée de formes de pics et une contamination du système en raison d'une vaporisation incomplète ou d'une décomposition thermique de certains composants à point d'ébullition élevé.

Le rôle et les avantages des tubes de quartz :

Surface inerte : L'inertie chimique du quartz garantit que sa surface n'adsorbera pas ou ne catalysera pas de réactions avec des molécules sensibles de COV, garantissant ainsi l'intégrité de l'échantillon.

Conduction thermique rapide et uniforme : les tubes de quartz peuvent rapidement atteindre la température réglée, permettant à l'échantillon d'obtenir une vaporisation instantanée « évaporation flash », réduisant la décomposition thermique, obtenant des pics chromatographiques nets et symétriques et améliorant la précision quantitative.

Cas vérifiable : presque tous les systèmes de surveillance GC-MS ou GC-FID en ligne courants, tels que le GC en ligne Trace 1300 de Thermo Fisher, sont livrés en standard avec ou recommandent l'utilisation de revêtements en quartz désactivés pour leurs ports d'injection.

L'utilisation de tubes de quartz dans les instruments environnementaux n'est pas accidentelle, mais est le résultat inévitable de leurs propriétés matérielles qui répondent parfaitement aux exigences strictes de surveillance. Il résout efficacement une série de goulots d'étranglement techniques tels que les températures élevées, la corrosion, l'adsorption et l'instabilité thermique dans des domaines clés tels que le CEMS, l'analyse en ligne de la qualité de l'eau et la surveillance des COV en jouant des rôles clés tels que les réservoirs d'échantillons, les tubes de digestion et les revêtements chromatographiques, garantissant ainsi l'exactitude, les performances en temps réel et la fiabilité des données de surveillance environnementale.

Avec les normes environnementales de plus en plus strictes et le développement continu de la technologie de surveillance, des exigences plus élevées ont été mises en avant en matière de pureté, de conception de structure géométrique et de technologie de traitement de surface des tubes de quartz. À l'avenir, les composants à quartz personnalisés et fonctionnels continueront à jouer un rôle irremplaçable dans l'amélioration de la limite de détection, de la stabilité et du niveau d'automatisation des instruments environnementaux.

Luverre Quartz peut fabriquer des tubes de quartz personnalisés de différentes formes, telles que spirale, carré, rond, avec un traitement comprenant la découpe, le pliage, le soudage, etc., et disponibles en différentes couleurs, telles que des tubes de quartz transparents, des tubes de quartz opaques, des tubes de quartz blanc laiteux, des tubes de quartz rouge, etc.