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【案例分享】梅特勒-托利多助力英国国家石墨烯研究所!

供稿:梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司 过程分析产品

  • 关键词:石墨烯,超纯水,UPW,智能电极管理(ISM)技术
  • 摘要:石墨烯是以重复的六角形栅格排列的单层碳原子组成的,难以生产,需要浓度超低的超纯水生产要求。梅特勒-托利多只需三个变送器即可对 10 种水分析测量进行监测和控制。


当 Veolia Water Technologies(Veolia 威立雅)获得英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所(National Graphene Institute) 的服务合同时,他们选择了梅特勒-托利多Thornton的pH/ORP、电导率、总有机碳TOC 和溶解氧分析,来满足国家研究所独特的超纯水要求。


提起石墨烯,了解的小伙伴应该都知道它是新能源研发界的热门研究对象,包括英、美、韩、中等很多国家的科学家们都在加力进行对石墨烯的研发工作,力图能够走在新能源时代的前端。


而曼大这家石墨烯研究所的研究水平,绝对到达了足以光明正大地声称自己是“world-leading”的石墨烯研究所的地步,各国政要点名参观,希望促成石墨烯领域的合作。


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其实,石墨烯从本质上讲,就是分离出来的单原子层平面石墨。然而在以前,它一直被认为是无法单独稳定存在的结构。直到2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,使得石墨烯在未来能源产业的发展道路上不再是假设,因此共同荣获2010年诺贝尔物理学奖


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在这之后,英国政府便投资6100万英镑,建立曼大国家石墨烯研究院,推动英国的石墨烯产业化之路。现在,国家石墨烯研究所正加快将石墨烯应用到现实技术中的过程,比如高能效电池、水脱盐和癌症治疗。


石墨烯到底有多神奇?


石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。


其强度是钢的 200倍,重量超轻(足球场大小重量还不到一克),且在所有已知材料中其导热率最高。在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是21世纪的神奇材料。


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但同时因为它是以重复的六角形栅格排列的单层碳原子组成的,石墨烯的挑战是难以生产。


要在新技术中使用石墨烯,必须能够大规模生产且不含杂质。为此,超纯水(UPW)至关重要的。


浓度超低的超纯水生产要求


为了确保精确的产品开发,国家石墨烯研究所规定了比任何现行标准都高的UPW质量要求


其超纯水标准基于电子器件和半导体制造 Type E1.2 所使用的 ASTMD5127标准指南,这是目前的最高标准。但是,他们要求的几个参数要比 ASTM标准规定的浓度低得多。


由于 Veolia 在水系统方面的专业技术,他们赢得了石墨烯研究的服务合同;包括洁净室和实验室 UPW系统的设计、供应和安装,而Veolia 的设计团队利用丰富经验创建了一个水净化和配送系统,为洁净室和分析实验室中的 60多个使用点供水。


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与 Veolia 的合作关系


为满足研究所高规格的测量要求,Veolia一直在寻找一家具有解决高挑战技术难题经验的供应商,最终因梅特勒-托利多在多种关键 UPW参数精确和可靠测量方面的极高声誉,获得了青睐。


梅特勒-托利多只需三个变送器即可对 10 种水分析测量进行监测和控制,为 Veolia 提供了有力的支持;同时,为满足最高要求的电导率规格,使用了五个UniCond数字型宽范围电导率传感器;另外,一台低 ppb校准的总有机碳传感器6000TOCi、两个光学溶解氧传感器和两台 pH/ORP 传感器;所有这些均由三台M800 多通道、多参数变送器控制,大大节省了项目成本,降低了 Veolia和国家石墨烯研究所对各种不同部件的需求。


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同时,系统中的传感器使用智能电极管理(ISM)技术来提高测量性能,直观的维护时间预测工具,为客户提供了传感器运行状况的实时信息,为国家石墨烯研究所避免了关键工艺成本高昂的停机时间及不合格产品的测量。


系统超出客户对性能的预期


Veolia 首席控制工程师 Adrian Booker 说:“国家石墨烯研究所是Veolia极其重要的一个项目,挑战极大。通过与梅特勒-托利多的协作,我们才能够设计和构建超过客户期望的一流解决方案 。”


Veolia 的超纯水系统于2014年安装,目前仍在持续提供所需的超纯水品质来推动石墨烯研究;而鉴于在石墨烯研究方面的辉煌成果,曼大已跃升路透社全球最具创新力大学榜单百强。


*部分图片来源于网络


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https://www.mt.com/cn/zh/home/applications/Top_application_browse/Water_Purification_application_browse.html


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发布时间:2019年10月17日 10:43  人气:   审核编辑(王静 )
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