Kieselsäure, auch bekannt als Siliziumdioxid (SiO 2) oder mineralischer Quarz, ist eine Verbindung des chemischen Elements Silizium (Si) und macht etwa 59 % der Erdkruste und einen großen Teil des herkömmlichen Sands aus. Silizium verbindet sich mit Sauerstoff und bildet Silikate.
Kieselsäure kommt in den meisten natürlichen Gewässern als gelöst oder in Form von suspendierten Silikatpartikel vor. Kieselsäure wird in vielen industriellen Anwendungen, einschließlich der Lebensmittel- und Pharmaproduktion, als Zusatzstoff und zur Wasserfiltration verwendet.
Warum wird Kieselsäure gemessen?
Wasser enthält in der Regel eine große Menge an Silizium und seiner Derivate, also Kieselsäure (SiO 2) oder Silikate
(SiO 4 – und SiO 3 2–). Die Kieselsäurekonzentration in Wasser liegt in der Regel unter 30 mg/L, wobei Konzentrationen über 100 mg/L nicht ungewöhnlich sind. Konzentrationen von mehr als 1.000 mg/L sind in Salzlaken und Brackwasser möglich.
Kieselsäure im Wasser kann erhebliche Probleme bei Industriewasser verursachen
Kieselsäure und Silikate werden Wasser als Konditionierer, Reinigungsmittel und Korrosionsschutzmittel hinzugefügt. Kieselsäure im Wasser kann jedoch in der Industrie, vor allem bei Kessel- und Dampfanwendungen, erhebliche Probleme verursachen. Hoher Druck und hohe Temperaturen verursachen Kieselsäureablagerungen an Kesselrohren und Wärmetauschern.
Diese glasigen Ablagerungen verringern die Effizienz der Wärmeübertragung und führen zu vorzeitigem Ausfall. Kieselsäureablagerungen an den Dampfturbinenschaufeln verringern die Effizienz und erfordern kostspielige Ausfallzeiten für die Reinigung. Die Kieselsäurekonzentration muss bei Anwendungen mit sehr hohem Druck unter 0,005 mg/L (5 ppb) gehalten werden.
Die Messung von Kieselsäure im Wasser ist nützlich, wenn die Effizienz von Demineralisierern überwacht wird. Das Testen auf Kieselsäure (eine der ersten Verunreinigungen, die erkannt werden, wenn die Austauschkapazität eines Demineralisierers erschöpft ist) bietet eine Empfindlichkeitskontrolle der Leistung des Demineralisierers.
Analyseverfahren und -methoden für Kieselsäure
Analyseverfahren für Kieselsäure umfassen das Silicomolybdat-Verfahren für die Messung im hohen Messbereich und das Heteropolyblau-Verfahren für die Messung im niedrigen Messbereich. Das Heteropolyblau-Verfahren ist eine Erweiterung des Silicomolybdat-Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit.
Kieselsäure-Methoden von Hach® bestimmen Molybdat-reaktive Kieselsäure. Die Ausdrücke „Molybdat-reaktiv “ oder „nicht Molybdat-reaktiv “ deuten nicht auf eine Reaktivität oder ein Fehlen dieser Reaktion gegenüber anderen Reagenzien oder Prozessen hin. Gelegentlich reagiert eine Probe mit Kieselsäure entweder sehr langsam mit Molybdat oder gar nicht. In mindestens einer seiner Formen reagiert Kieselsäure nicht mit Molybdat, obwohl es in gelöster oder kolloidaler Form Filterpapier passieren kann. Es ist nicht bekannt, in welchem Ausmaß solch „nicht reaktive“ Kieselsäure in Gewässern auftritt.
„Nicht Molybdat-reaktive“ Kieselsäure kann durch Erhitzen oder Schmelzen mit Alkali in die „Molybdat-reaktive“ Form umgewandelt werden, z.B. bei einem Natriumbikarbonat-Aufschluss. Weitere Informationen finden Sie in den Standardmethoden 4500-SiO 2.
Sowohl beim Silicomolybdat-Verfahren als auch beim Heteropolyblau-Verfahren ist die gebildete Farbe direkt proportional zur Menge an Molybdat-reaktivem Siliciumdioxid in der Originalprobe. Gesamt-Kieselsäure kann durch Analysen mit der elektrothermischen Methode der Atomabsorption (Standardmethoden 3113B), der Methode der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (Standardmethoden 3125) oder mit der Methode des induktiv gekoppeltem Plasmas (Standardmethoden 3120) bestimmt werden.
Begriffe wie „kolloidal“, „kristalloid“ und „ionisch“ wurden verwendet, um zwischen verschiedenen Formen von Kieselsäure zu unterscheiden, wobei diese Terminologie allerdings nicht belegt werden kann. Hach bietet keine Lösungen oder Unterstützung für die Methoden für Gesamt-Kieselsäure.
Bei Hach finden Sie die Testgeräte, Ressourcen, Schulungen und Software, die Sie benötigen, um den Kieselsäuregehalt in Ihrer spezifischen Prozessanwendung erfolgreich zu überwachen und zu verwalten.