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在线pH计与系统的研究
发布者:泛亚电竞  来源:泛亚电竞app下载  更新时间:2015-07-26 发布:www.warstonefarm.com

pH的测定有多种方式,基本的仍是电位法,其他方式凡是以电位法的数据为根蒂根基。电位法丈量准确度高、操作快速、装备简单,既适用于实验室分析,也适用于在线分析,可以普遍用于石油化工、化学工业、制药、冶金、染料、皮革、电站及环保污水处置等领域,其主要用来控制、监测工业流程中的纯水、轮回水、蒸汽冷凝水、高粘度或强酸、强碱等侵蚀性较强溶液的pH。
  任何溶液的酸碱度都可以用氢离子浓度来暗示。凡是用pH来暗示[H ],pH=-lg[H ]。它是考查溶液酸度的一个重要参数,但在线pH丈量还没有很好地运用于电厂汽锅补给水、汽锅给水和轮回冷却水中。经由过程pH的在线监测,可实时调理并使pH控制在好范围内,从而到达减缓汽锅装备侵蚀、结垢的目的。但由于电厂汽锅给水温度的变化直接影响pH丈量的准确性,采用现有的温度抵偿方式也只能减小温度的影响,却没法抵偿给水自己的特征带来的误差。为提高pH丈量的准确性,采用快速神经网络,由计较机系统解决了温度的影响,提高了pH丈量的准确性。
  在用酸度计进行pH丈量时,电极与溶液的接触部门连结清洁对保证酸度计丈量准确度、活络度和稳定度很重要。电极的污染是一个很难避免的问题。在在线接连丈量情况下,为保证酸度计能持久接连使用,对电极系统进行自动清洗是必不成少的。采用了多种清洗方式,以提高清洗效果和实现清洗进程自动化。以下重点探讨温度对pH丈量的影响,并先容了电极清洗和在线pH检测系统。

1 温度对pH丈量的影响
  在pH丈量中,从电极系统中获得的电旌旗灯号E与H 的活度的对应关系合适能斯特方程〔1〕,其表达式为:
  E=E0 RTnFlna外(1)
式中:E———电池电动势,mV;E0———尺度电极电位,mV;R———气体常数;F———法拉第常数;T———尽对温度,K;n———电极反应得失电子数;a外———被测电解质浓度。
  E0=ED E不合错误称 E1 E内参-E外参-E溶液(2)
式中:ED———离子扩散电位,mV;E不合错误称———不合错误称电位,mV;E内参———内参电位,mV;E外参———外参电位,mV;E溶液———溶液电位,mV;
  以上电位均为温度的函数,是以E0也为温度的函数。
  令S=RT/nF,当取lna外的负对数时,(1)式可写为:
  E=E0-S·pH(3)  E=E0 0.1984Tnlga(4)
  对(4)式求导得:
  dEdT=dE0dT 0.1984nlga 0.1984Tn×dlgadT(5)
式中:dEdT———温度变化一个单元时丈量电池电动势的变化值;  dE0dT———电极的尺度电位温度系数项;  0.1984nlga———能斯特温度系数斜率;  0.1984Tn×dlgadT———溶液温度系数。  能斯特温度系数斜率对于氢离子n=1,温度每变化1℃,则斜率变化0.1984mV,该项pH计采用温度抵偿的方式可以消除,对在线pH检测,由计较机进行自动抵偿。
  溶液温度系数受溶液中离子活度的影响,而离子活度又取决于它的活度系数和离子强度,对汽锅给水弱电解质及与溶液形成络合物的电解质溶液,还受它们的平衡常数的影响。该项是很复杂的,一般pH计不能对该项抵偿,单一采用温度抵偿的方式是不能实现对该项抵偿的。在线检测pH时,采用计较机进行自动抵偿,以弥补pH计的不足。
  可见,采用温度抵偿的方式能对能斯特方程斜率进行抵偿,消除温度对丈量的部门影响。当温度有较年夜变化时温度抵偿方式的误差会较着增年夜。是以采用计较机进行温度的自动抵偿对切确丈量pH是十分需要的,是切实可行的,同时可简化pH计的电路。

2 pH计电极的清洗
  今朝使用的pH计电极多以玻璃电极作为丈量电极,以甘汞电极作为参比电极。当pH计检测介质时,污染物会附着在玻璃电极上,将会影响玻璃电极发生的电势,进而影响到pH计的示值,使活络度和丈量精度下降,甚至失效。是以对于pH计在现实使用中的抗污性,一直有人在不竭研究。又因pH计使用范围普遍,pH计丈量的介质情况分歧,pH计电极受污染水平也纷歧样,所以pH计电极采用的清洗方式也不尽不异〔2〕。
  对在线pH计,若丈量介质较为清洁(如汽锅给水为无盐水)或对pH计污染水平较轻,可凭据经验定期掏出电极进行清洗。但这类方式在在线检测中越来越少被采用。因人工清洗不单费工、费时,而且会使丈量中断,影响自动检测,所以在线pH计宜采用自动清洗。大家采用超声波清洗和溶液喷射清洗组合的方式对pH计电极进行自动清洗。
2.1 超声波清洗
  在pH计探头四周安装一个可以发生超声波的装配,由它发出超声波对pH电极进行自动清洗。超声波的强弱经由过程调理超声波的振荡频率实现。它的安装接纳了纵向方式,即超声波的探头安装在电极的下方。
2.2 溶液喷射清洗
  在电极组件的四周装有清洗喷嘴,凭据清洗要求,喷头定期喷水或其他溶液(如低浓度的盐酸、硝酸溶液)以冲洗或消融的方式除往电极上的污染物。如配用的自清洗系统采用质量分数为1的稀HNO3溶液做清洗液,而用水时一般喷射压力较高些。溶液的喷射由法式控制器控制。在喷射时,pH计需能控制输出连结在清洗前的值不变,即此时锁定仪表输出,在清洗时代仪表输出连结不变,待清洗终了溶液的pH值稳定后,pH计再进行检测输出。
  总之,采用超声波清洗和溶液喷射清洗组合的方式对pH电极进行清洗,效果较好。组合清洗系统如图1。
图1 组合清洗系统
3 在线pH检测系统
3.1 微机检测系统
  本系统主要有检测电极传感器、检测仪表(变送器)将汽锅给水检测参数的非电量旌旗灯号转换成电量旌旗灯号或将小电量旌旗灯号转换成年夜电量旌旗灯号送进工控机,由工控机进行实时数据收集处置,系统是建立在Windows平台上,用MCGS工控组态App编制而成,支撑Internet/Intranet网络系统,系统整体结构如图2所示。
图2 微机检测系统结构
3.2 系统的硬件设计
  IPC-PIII800工业微机检测系统硬件结构主要有工控机、收集卡、接口板、CRT、键盘等组成。采用一块PC-6311收集卡,可完成对32路模拟量(12位A/D转换),并配一块PC-006接口板,以便与检测仪表的毗连。
3.3 检测仪表的研制
  研制的离子与酸度检测仪器是取样测定水溶液pH值和离子浓度的丈量仪器,可配合适的金属离子电极及参比电极丈量离子浓度,有电势差和温度数显,数显稳定靠得住,可用于测定pH(酸度)等,仪器有模拟旌旗灯号输出。所有检测仪器的模拟旌旗灯号都能知足收集卡的输进要求。
3.4 系统App设计
  系统采用Windows98操作系统与MCGS工控组态App开发的检测运用App实现友好的用户操作界面,以利便操编辑。检测系统对酸度等水质指标数据进行收集处置和显示。
  系统有封面窗口、系统实时检测窗口、水汽分析记实窗口、除盐水份析报表窗口、8个历史数据查询与编纂窗口等组成;系统设置各类菜单饬令和响应按钮饬令;并具有数据报表打印、历史数据报表打印功能。检测系统的主要功能有:(1)基于IPC的自动检测系统及汽锅给水等多种水质指标的自动检测;(2)基于Windows操作平台的界面与实时/历史数据显示系统;(3)答理用户在线手工输进/修改相关技术数据;(4)能查看与打印每时、逐日、每月、每季、每一年的数据报表;(5)系统支撑Internet/Intranet网络系统。
  该App系统具有操作灵活利便、修改轻易、功能强的优点,支撑Internet/Intranet网络系统,为企业实现集散型测控系统打下技术根蒂根基,也为毗连国际互联网,利便地实现信息交流、资本同享与远程数据的监测控制提供了技术保证〔3〕。

4 竣事语
  国外酸度计产物采用的清洗装配已成熟,已到达实用化的水平,并经由过程微机化产物的开发,使酸度计自动清洗系统加倍完善,但国内酸度计产物虽然各类清洗方式都在采用,但均处于试用阶段,在结构、功能、清洗效果上与国外产物有较年夜差距,在自动清洗方式的运用技术上也刚起步。所以要加速开发研制电极自动清洗系统并尽快投进使用,以促进国产酸度计遇上世界进步前辈水平。

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