Why the sampling method matters
Mercury is one of the most difficult analytes to sample correctly. In natural gas, condensate, refinery streams and stack emissions it is present at trace levels — often parts per billion by volume or lower — yet it is chemically reactive and physically "sticky". Elemental mercury vapour readily adsorbs onto metal surfaces, tubing walls, filters, valves and even the internal fittings of a sampling train. It can also plate out, condense with heavier hydrocarbons, or partition into liquid phases. The practical consequence is that a poorly designed sample can lose most of its mercury before it ever reaches the detector, producing a result that is biased low and unrepresentative of the process.
Because of this, mercury sampling is less about the instrument and more about the integrity of the path from the tap to the measurement. Two broad approaches dominate industrial practice: sorbent-trap sampling, where mercury is captured on a trap in the field and analysed afterwards, and online (continuous) analysis, where a purpose-built instrument measures mercury in a slipstream in real time. Each answers a different question, and the right choice depends on whether you need a defensible reference number, a continuous trend, or both.
Sorbent-trap sampling
Sorbent-trap sampling draws a metered volume of gas through a trap that selectively captures mercury while letting the rest of the stream pass. The classic medium is gold-coated silica or gold-coated sand, which captures mercury by amalgamation — mercury vapour forms a stable amalgam with the gold surface. Traps are typically arranged as two (or more) sections in series: the first section captures the bulk of the mercury, while the second acts as a breakthrough check. If the back section holds only a small fraction of the total, the operator has confidence that the trap was not overloaded and that capture was essentially complete.
Controlled, accurately measured flow is essential, so the sampling train includes a flow controller, a totalising meter and, where the stream is wet or heavy, conditioning to protect the trap. After sampling, the trap is sealed and taken to a laboratory or field instrument where it is thermally desorbed — heated so the amalgam releases the mercury — and the liberated mercury is quantified, usually by atomic absorption or atomic fluorescence. The total mercury on the trap divided by the sampled volume gives the concentration.
This technique is codified in recognised standards. ASTM D6350 covers the determination of mercury in natural gas using amalgamation sampling, while the U.S. EPA's Method 30B specifies sorbent-trap sampling of total vapour-phase mercury in flue gas from combustion sources. Both are reference-grade methods: they produce a defensible, standards-traceable number that can be used for compliance, custody-transfer discussions, guarantee verification and process troubleshooting. Their nature, however, is a snapshot — a grab or time-integrated average over the sampling period — rather than a live signal. For deeper background on the gas standard, see our note on ASTM D6350 mercury testing.
Online / continuous analyzers
Where sorbent traps give periodic reference values, online mercury analyzers give continuity. An online analyzer conditions a slipstream and measures mercury automatically at a fixed interval, delivering a near real-time concentration that can be trended, logged and alarmed. Instead of waiting for a laboratory turnaround, operators see mercury behaviour as it happens — which matters when a value drifts upward, when a mercury-removal bed approaches breakthrough, or when an upset changes feed composition.
Modern online systems typically include automatic zero and span calibration, self-diagnostics, and outputs that integrate with DCS or SCADA so that a rising mercury reading can trigger an alarm or interlock. This makes them well suited to protecting downstream assets — for example, aluminium heat exchangers in cryogenic LNG service — and to demonstrating ongoing performance rather than a single point in time. The trade-off is that a continuous instrument is a fixed asset requiring installation, utilities, conditioning and routine upkeep. The broader landscape of instrument types is covered in our overview of mercury measurement instruments, and the continuous-monitoring approach in detail in continuous mercury monitoring (CEMS).
Grab vs continuous: a side-by-side view
| Aspect | Sorbent trap (grab / integrated) | Online analyzer (continuous) |
|---|---|---|
| Data type | Snapshot or time-averaged value | Near real-time, continuous trend |
| Governing standards | ASTM D6350 (gas), EPA Method 30B (stack) | Method-verified against reference sampling |
| Capture principle | Amalgamation on gold-coated media | In-line detection of a conditioned slipstream |
| Result timing | After desorption / lab analysis | Immediate, on a fixed measurement cycle |
| Alarming & control | Not real-time | Trend, alarm, DCS/SCADA integration |
| Best role | Defensible reference & verification | Continuous surveillance & early warning |
| Main demand | Careful field technique per sampling event | Installation, utilities, routine upkeep |
Practical guidance
Whichever method you choose, the same field principles decide whether the number is trustworthy:
- Representativeness. Sample from a point that reflects the bulk stream, not a stagnant pocket. Avoid dead legs, and keep the tap and sample line as short and direct as practical.
- Conditioning to avoid losses. Use mercury-inert wetted materials, heat-trace or insulate lines where condensation is possible, and remove liquids and particulates before they reach the trap or analyzer. Because mercury adsorbs onto surfaces, every unnecessary fitting is a place to lose sample.
- Guard against breakthrough and carry-over. Size the sampled volume to the expected concentration, and use the back trap section (or a second trap) to confirm complete capture rather than assuming it.
- Verification. Treat an online analyzer's readings as needing periodic confirmation against a reference method. Regular side-by-side checks build confidence that the live signal tracks reality.
In practice the strongest programmes combine both: a continuous online analyzer for surveillance, trending and alarming, backed by periodic sorbent-trap sampling to ASTM D6350 or EPA Method 30B as the traceable reference. The traps validate the online instrument; the online instrument fills the gaps between sampling events. For fixed process-gas surveillance, see our mercury analyzer in gas solutions.
How Bayanaka can help
PT Bayanaka Mercury Services helps operators in oil & gas, power, mining and wastewater across Indonesia and South East Asia design mercury sampling and monitoring plans that hold up under scrutiny — selecting the right combination of sorbent-trap reference sampling and online analysis, specifying conditioning and sample handling, and matching instruments to the application. If you are building or reviewing a mercury measurement programme, talk to our engineers about the approach that fits your streams and objectives.
Mengapa metode pengambilan sampel itu penting
Merkuri adalah salah satu analit yang paling sulit diambil sampelnya dengan benar. Pada gas alam, kondensat, aliran kilang, dan emisi cerobong, merkuri hadir pada kadar renik (trace) — sering kali dalam satuan bagian per miliar berdasarkan volume atau lebih rendah — namun bersifat reaktif secara kimia dan "lengket" secara fisik. Uap merkuri elemental mudah teradsorpsi pada permukaan logam, dinding tabung, filter, katup, bahkan sambungan internal sebuah rangkaian sampling. Merkuri juga dapat mengendap sebagai lapisan (plate out), terkondensasi bersama hidrokarbon yang lebih berat, atau terpisah ke dalam fase cair. Konsekuensi praktisnya, sampel yang dirancang buruk dapat kehilangan sebagian besar merkurinya sebelum mencapai detektor, sehingga menghasilkan angka yang bias rendah dan tidak representatif terhadap proses.
Karena itu, pengambilan sampel merkuri lebih menyangkut integritas jalur dari titik sadap (tap) hingga titik pengukuran daripada soal instrumennya. Dua pendekatan besar mendominasi praktik industri: pengambilan sampel dengan perangkap sorben (sorbent trap), di mana merkuri ditangkap pada perangkap di lapangan lalu dianalisis kemudian, dan analisis online (kontinu), di mana instrumen khusus mengukur merkuri pada aliran cabang (slipstream) secara real time. Masing-masing menjawab pertanyaan yang berbeda, dan pilihan yang tepat bergantung pada apakah Anda membutuhkan angka rujukan yang dapat dipertanggungjawabkan, tren yang berkelanjutan, atau keduanya.
Pengambilan sampel dengan perangkap sorben
Pengambilan sampel dengan perangkap sorben mengalirkan volume gas terukur melalui perangkap yang secara selektif menangkap merkuri sambil membiarkan sisa aliran lewat. Media klasiknya adalah silika berlapis emas atau pasir berlapis emas, yang menangkap merkuri melalui amalgamasi — uap merkuri membentuk amalgam yang stabil dengan permukaan emas. Perangkap umumnya disusun dalam dua (atau lebih) bagian secara seri: bagian pertama menangkap sebagian besar merkuri, sedangkan bagian kedua berfungsi sebagai pemeriksa tembusan (breakthrough). Jika bagian belakang hanya menahan sebagian kecil dari total, operator dapat yakin bahwa perangkap tidak kelebihan beban dan penangkapan pada dasarnya telah lengkap.
Laju alir yang terkendali dan terukur secara akurat sangat penting, sehingga rangkaian sampling mencakup pengendali laju alir, meteran totalisasi, dan — bila aliran basah atau berat — pengondisian untuk melindungi perangkap. Setelah sampling, perangkap ditutup rapat dan dibawa ke laboratorium atau instrumen lapangan untuk didesorpsi secara termal — dipanaskan agar amalgam melepaskan merkuri — lalu merkuri yang terlepas dikuantifikasi, biasanya dengan absorpsi atom (atomic absorption) atau fluoresensi atom (atomic fluorescence). Total merkuri pada perangkap dibagi volume sampel menghasilkan konsentrasinya.
Teknik ini telah dibakukan dalam standar-standar yang diakui. ASTM D6350 mengatur penetapan merkuri dalam gas alam menggunakan pengambilan sampel amalgamasi, sedangkan Method 30B dari EPA Amerika Serikat menetapkan pengambilan sampel dengan perangkap sorben untuk total merkuri fase uap dalam gas buang dari sumber pembakaran. Keduanya merupakan metode bermutu rujukan: keduanya menghasilkan angka yang dapat dipertanggungjawabkan dan tertelusur ke standar, yang dapat dipakai untuk pemenuhan regulasi, pembahasan serah-terima kepemilikan (custody transfer), verifikasi jaminan, dan penelusuran masalah proses. Namun sifatnya adalah potret sesaat — sampel sesaat (grab) atau rata-rata terintegrasi waktu selama periode sampling — bukan sinyal langsung. Untuk latar belakang lebih dalam mengenai standar gas ini, lihat catatan kami tentang pengujian merkuri ASTM D6350.
Analiser online / kontinu
Jika perangkap sorben memberikan nilai rujukan berkala, analiser merkuri online memberikan kesinambungan. Analiser online mengondisikan aliran cabang (slipstream) dan mengukur merkuri secara otomatis pada selang waktu tetap, menghasilkan konsentrasi yang hampir real-time yang dapat ditrenkan, dicatat, dan diberi alarm. Alih-alih menunggu waktu penyelesaian analisis laboratorium, operator melihat perilaku merkuri saat itu juga — hal yang penting ketika suatu nilai merangkak naik, ketika unggun penyerap merkuri (mercury-removal bed) mendekati tembusan, atau ketika gangguan proses mengubah komposisi umpan.
Sistem online modern umumnya mencakup kalibrasi nol dan rentang (zero and span) otomatis, diagnostik mandiri, dan keluaran yang terintegrasi dengan DCS atau SCADA sehingga pembacaan merkuri yang meningkat dapat memicu alarm atau interlock. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk melindungi aset hilir — misalnya penukar panas aluminium (aluminium heat exchanger) pada layanan LNG kriogenik — dan untuk membuktikan kinerja yang berkelanjutan alih-alih hanya satu titik waktu. Konsekuensinya, instrumen kontinu merupakan aset tetap yang memerlukan pemasangan, utilitas, pengondisian, dan perawatan rutin. Ragam jenis instrumen yang lebih luas dibahas dalam ikhtisar kami tentang instrumen pengukuran merkuri, dan pendekatan pemantauan kontinu secara rinci dalam pemantauan merkuri kontinu (CEMS).
Sesaat vs kontinu: perbandingan berdampingan
| Aspek | Perangkap sorben (sesaat / terintegrasi) | Analiser online (kontinu) |
|---|---|---|
| Jenis data | Potret sesaat atau nilai rata-rata waktu | Hampir real-time, tren berkelanjutan |
| Standar yang berlaku | ASTM D6350 (gas), EPA Method 30B (cerobong) | Terverifikasi metode terhadap sampling rujukan |
| Prinsip penangkapan | Amalgamasi pada media berlapis emas | Deteksi in-line pada aliran cabang terkondisi |
| Waktu hasil | Setelah desorpsi / analisis lab | Segera, pada siklus pengukuran tetap |
| Alarm & kendali | Tidak real-time | Tren, alarm, integrasi DCS/SCADA |
| Peran terbaik | Rujukan & verifikasi yang dapat dipertanggungjawabkan | Pengawasan berkelanjutan & peringatan dini |
| Kebutuhan utama | Teknik lapangan yang cermat tiap kegiatan sampling | Pemasangan, utilitas, perawatan rutin |
Panduan praktis
Metode apa pun yang Anda pilih, prinsip lapangan yang sama menentukan apakah angkanya dapat dipercaya:
- Keterwakilan. Ambil sampel dari titik yang mencerminkan aliran utama, bukan kantong yang tergenang. Hindari cabang buntu (dead leg), dan jaga titik sadap serta jalur sampel sependek dan selurus mungkin.
- Pengondisian untuk mencegah kehilangan. Gunakan material terbasahi yang inert terhadap merkuri, pasang pemanas jalur (heat trace) atau insulasi pada jalur yang berpotensi mengembun, dan singkirkan cairan serta partikulat sebelum mencapai perangkap atau analiser. Karena merkuri teradsorpsi pada permukaan, setiap sambungan yang tidak perlu adalah tempat kehilangan sampel.
- Waspadai tembusan dan terbawa (carry-over). Sesuaikan volume sampel dengan konsentrasi yang diperkirakan, dan gunakan bagian perangkap belakang (atau perangkap kedua) untuk memastikan penangkapan lengkap alih-alih sekadar mengasumsikannya.
- Verifikasi. Perlakukan pembacaan analiser online sebagai sesuatu yang perlu konfirmasi berkala terhadap metode rujukan. Pemeriksaan berdampingan secara rutin membangun keyakinan bahwa sinyal langsung sesuai dengan kenyataan.
Dalam praktiknya, program terkuat menggabungkan keduanya: analiser online kontinu untuk pengawasan, pemantauan tren, dan pemberian alarm, didukung pengambilan sampel perangkap sorben berkala sesuai ASTM D6350 atau EPA Method 30B sebagai rujukan yang tertelusur. Perangkap memvalidasi instrumen online; instrumen online mengisi celah di antara kegiatan sampling. Untuk pengawasan gas proses secara tetap, lihat solusi analiser merkuri di gas kami.
Bagaimana Bayanaka dapat membantu
PT Bayanaka Mercury Services membantu operator di sektor minyak & gas, pembangkit listrik, pertambangan, dan air limbah di seluruh Indonesia dan Asia Tenggara dalam merancang rencana pengambilan sampel dan pemantauan merkuri yang tahan uji — memilih kombinasi yang tepat antara pengambilan sampel rujukan perangkap sorben dan analisis online, menetapkan pengondisian dan penanganan sampel, serta menyesuaikan instrumen dengan aplikasinya. Jika Anda sedang menyusun atau meninjau program pengukuran merkuri, bicaralah dengan para insinyur kami mengenai pendekatan yang sesuai dengan aliran dan tujuan Anda.