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【案例分享】梅特勒-托利多助力英國國家石墨烯研究所!

供稿:梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司 過程分析產品 2019/10/17 10:43:33

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  • 關鍵詞: 石墨烯 超純水 UPW 智能電極管理(ISM)技術
  • 摘要:石墨烯是以重復的六角形柵格排列的單層碳原子組成的,難以生產,需要濃度超低的超純水生產要求。梅特勒-托利多只需三個變送器即可對 10 種水分析測量進行監測和控制。

當 Veolia Water Technologies(Veolia 威立雅)獲得英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所(National Graphene Institute) 的服務合同時,他們選擇了梅特勒-托利多Thornton的pH/ORP、電導率、總有機碳TOC 和溶解氧分析,來滿足國家研究所獨特的超純水要求。

提起石墨烯,了解的小伙伴應該都知道它是新能源研發界的熱門研究對象,包括英、美、韓、中等很多國家的科學家們都在加力進行對石墨烯的研發工作,力圖能夠走在新能源時代的前端。

而曼大這家石墨烯研究所的研究水平,絕對到達了足以光明正大地聲稱自己是“world-leading”的石墨烯研究所的地步,各國政要點名參觀,希望促成石墨烯領域的合作。

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其實,石墨烯從本質上講,就是分離出來的單原子層平面石墨。然而在以前,它一直被認為是無法單獨穩定存在的結構。直到2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,使得石墨烯在未來能源產業的發展道路上不再是假設,因此共同榮獲2010年諾貝爾物理學獎

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在這之后,英國政府便投資6100萬英鎊,建立曼大國家石墨烯研究院,推動英國的石墨烯產業化之路。現在,國家石墨烯研究所正加快將石墨烯應用到現實技術中的過程,比如高能效電池、水脫鹽和癌癥治療。

石墨烯到底有多神奇?


石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

其強度是鋼的 200倍,重量超輕(足球場大小重量還不到一克),且在所有已知材料中其導熱率最高。在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是21世紀的神奇材料。

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但同時因為它是以重復的六角形柵格排列的單層碳原子組成的,石墨烯的挑戰是難以生產。

要在新技術中使用石墨烯,必須能夠大規模生產且不含雜質。為此,超純水(UPW)至關重要的。

濃度超低的超純水生產要求


為了確保精確的產品開發,國家石墨烯研究所規定了比任何現行標準都高的UPW質量要求

其超純水標準基于電子器件和半導體制造 Type E1.2 所使用的 ASTMD5127標準指南,這是目前的最高標準。但是,他們要求的幾個參數要比 ASTM標準規定的濃度低得多。

由于 Veolia 在水系統方面的專業技術,他們贏得了石墨烯研究的服務合同;包括潔凈室和實驗室 UPW系統的設計、供應和安裝,而Veolia 的設計團隊利用豐富經驗創建了一個水凈化和配送系統,為潔凈室和分析實驗室中的 60多個使用點供水。

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與 Veolia 的合作關系


為滿足研究所高規格的測量要求,Veolia一直在尋找一家具有解決高挑戰技術難題經驗的供應商,最終因梅特勒-托利多在多種關鍵 UPW參數精確和可靠測量方面的極高聲譽,獲得了青睞。

梅特勒-托利多只需三個變送器即可對 10 種水分析測量進行監測和控制,為 Veolia 提供了有力的支持;同時,為滿足最高要求的電導率規格,使用了五個UniCond數字型寬范圍電導率傳感器;另外,一臺低 ppb校準的總有機碳傳感器6000TOCi、兩個光學溶解氧傳感器和兩臺 pH/ORP 傳感器;所有這些均由三臺M800 多通道、多參數變送器控制,大大節省了項目成本,降低了 Veolia和國家石墨烯研究所對各種不同部件的需求。

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同時,系統中的傳感器使用智能電極管理(ISM)技術來提高測量性能,直觀的維護時間預測工具,為客戶提供了傳感器運行狀況的實時信息,為國家石墨烯研究所避免了關鍵工藝成本高昂的停機時間及不合格產品的測量。

系統超出客戶對性能的預期


Veolia 首席控制工程師 Adrian Booker 說:“國家石墨烯研究所是Veolia極其重要的一個項目,挑戰極大。通過與梅特勒-托利多的協作,我們才能夠設計和構建超過客戶期望的一流解決方案 。”

Veolia 的超純水系統于2014年安裝,目前仍在持續提供所需的超純水品質來推動石墨烯研究;而鑒于在石墨烯研究方面的輝煌成果,曼大已躍升路透社全球最具創新力大學榜單百強。

*部分圖片來源于網絡

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

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審核編輯(王靜)
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