化工裝置pH值分析儀的應(yīng)用

高鵬

摘 要：我們從除鹽水的制備到淡鹽水的回收，從純水的制備到污水外排的相關(guān)利用，可以看到化工生產(chǎn)的許多環(huán)節(jié)中都有pH值在線分析儀的身影。pH值分析儀對(duì)于生產(chǎn)的重要性顯著提高。提高pH值的檢驗(yàn)檢測(cè)精度、節(jié)約化學(xué)品的消耗量、減少員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，pH值分析儀都發(fā)揮著顯著的功效。本文介紹pH值分析儀的系統(tǒng)構(gòu)成、pH值測(cè)量的原理、給出儀表安裝與注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：pH值分析儀;構(gòu)成;原理;在線檢測(cè)

當(dāng)前的環(huán)保工程發(fā)展越發(fā)成熟，諸多國(guó)外儀表逐步涌入我國(guó)市場(chǎng)，它國(guó)外儀表發(fā)展技術(shù)相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)用戶(hù)接受程度也往往較高。我們的在線pH分析儀所采用的是由美國(guó)哈希（Hach）公司所生產(chǎn)的型號(hào)為Si792型的pH分析儀。經(jīng)由筆者對(duì)既往學(xué)習(xí)乃至于實(shí)踐中的思考，客觀總結(jié)出心得以及經(jīng)驗(yàn)。而此經(jīng)驗(yàn)?zāi)酥馏w會(huì)恰可彌補(bǔ)生產(chǎn)廠家在其所提供的些許資料中缺乏的部分，而對(duì)于pH分析儀使用者而言，上述又可謂是其必須要掌握的知識(shí)與相關(guān)注意事項(xiàng)。

1 pH值分析儀的測(cè)量原理及其結(jié)構(gòu)

在工業(yè)中使用的pH值在線分析儀，其首要監(jiān)測(cè)點(diǎn)是連續(xù)的測(cè)量工藝流程之中的氫離子濃度，其檢測(cè)原理為：被測(cè)介質(zhì)中放入不同的兩個(gè)電極一個(gè)為（玻璃電極）工作電極，隨著電位溶液中所含氫離子，其濃度所產(chǎn)生的任意變化;另一個(gè)電極則具有固定的電位，被稱(chēng)為參比電極（銀--氯化銀）。溶液中的兩個(gè)電極共同構(gòu)成原電池，原電極中原電池產(chǎn)生的電勢(shì)差若被測(cè)量出來(lái)，就能顯示被測(cè)溶液的pH值。近年在實(shí)際運(yùn)用中，pH值在線分析儀所予以應(yīng)用的大部分為復(fù)合電極，而其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在安裝的便捷性以及更為容易予以標(biāo)定。對(duì)于pH值分析儀測(cè)量系統(tǒng)而言，其主要構(gòu)成為負(fù)責(zé)發(fā)送部分的電極以及負(fù)責(zé)變送部分的測(cè)量，二者共同作用，成功將pH值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成直流信號(hào)，進(jìn)而顯示并遠(yuǎn)傳。

2 pH值在線分析儀在生產(chǎn)中的應(yīng)用

以延安石油化工廠輕烴中心生產(chǎn)裝置為例， 該裝置的所有構(gòu)成均系美國(guó)哈希分析儀表，涵括的有pH值（4套）、ORP（2套）、濃度分析儀表（1套）。在具體的使用與實(shí)踐中，對(duì)于電極而言，我們發(fā)現(xiàn)其壽命及其短，僅僅三個(gè)月甚至更低，隨著設(shè)備一并引進(jìn)的備用電極，不到一年就替換完畢了。經(jīng)過(guò)仔細(xì)地觀察和研究分析，對(duì)于這一問(wèn)題所產(chǎn)生的原因做出如下分析：

①所用化學(xué)介質(zhì)中通常有游離氯，于其中呈大量的殘留，進(jìn)而使得測(cè)量電極呈現(xiàn)出極大的負(fù)面影響;②所用化學(xué)介質(zhì)通常以較高的溫度存在（80℃左右），而這無(wú)疑使次氯酸對(duì)于電極液陶瓷芯所造成的強(qiáng)烈腐蝕性進(jìn)一步增加，并形成反滲透，以至于電極呈現(xiàn)出報(bào)廢的情況;②電極本身的客觀因素，經(jīng)與別的廠家溝通，對(duì)于該類(lèi)電極，我們進(jìn)行了更換，以瑞士所產(chǎn)的復(fù)合電極予以了更換，型號(hào)為：梅特勒--托利多、HA405-DPA，將其放置于含游離氯環(huán)境中，并實(shí)施測(cè)量，結(jié)果顯示，以介質(zhì)的差異性進(jìn)行電極型號(hào)的篩選，大量實(shí)驗(yàn)證明，使用效果比較好。

在線pH值分析儀在使用中還需要注意以下幾點(diǎn)：①以不同工藝中介質(zhì)所具有的不同壓力、溫度以及pH值等進(jìn)行電極類(lèi)型的選取，以實(shí)現(xiàn)更大程度的電極壽命的延長(zhǎng);②對(duì)于易于受到電磁場(chǎng)干擾的pH值分析儀，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將其于遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)的位置進(jìn)行恰當(dāng)安裝;③此外，對(duì)于安裝操作中，應(yīng)妥善進(jìn)行pH值分析儀接地措施，以免后續(xù)在測(cè)量中出現(xiàn)嚴(yán)重的干擾;④若有特殊的防爆要求，應(yīng)該選用防爆型pH值分析儀表[1]。

3 pH值分析儀的校準(zhǔn)

3.1 pH值分析儀精確度的概念

在使用中，有些同行認(rèn)為，在生廠廠家所給予的技術(shù)相關(guān)資料上所標(biāo)識(shí)出的測(cè)量精確度既已有如此高的顯示，那又何必對(duì)分析儀進(jìn)行校正呢？因在實(shí)際的操作中，測(cè)量誤差若是對(duì)資料中所標(biāo)注的精確度超出時(shí)，會(huì)下意識(shí)認(rèn)為是分析儀壞了或者是其本身質(zhì)量有問(wèn)題。此種想法可謂是對(duì)精確度概念的誤解。事實(shí)是，產(chǎn)品說(shuō)明所謂的“精確度”，特指的是當(dāng)傳感器處于剛剛清洗后，分析儀亦在剛剛經(jīng)歷過(guò)校正的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，其所產(chǎn)生的測(cè)量誤差。其存在的主要原因可分析為：分析儀本身即客觀存在著的穩(wěn)定性以及線性度所體現(xiàn)出的誤差。前者指水樣、溫度均未有任意變化的情況下，其讀數(shù)在較短時(shí)間區(qū)間所表現(xiàn)出的一定幅度的變化;后者則指的是在對(duì)分析儀進(jìn)行重新校正前所獲取的電壓信號(hào)，與其pH值之間所呈現(xiàn)出的線性關(guān)系，但這一數(shù)據(jù)在現(xiàn)實(shí)中往往存在一定偏差，故稱(chēng)為線性度誤差。對(duì)于pH值分析儀來(lái)講，其品質(zhì)高低一個(gè)最為關(guān)鍵的影響因素即線性度。若某臺(tái)分析儀其所表現(xiàn)出的線性度較低，即提示其線性度誤差很大，此種情況下，即便其穩(wěn)定性具有較高的優(yōu)勢(shì)，并且予以很好的傳感器配置，但該設(shè)備仍不做優(yōu)選，因其測(cè)量值的可靠性值得商榷[2]。

3.2 pH值分析儀的校準(zhǔn)

對(duì)于pH分析儀而言，若有以下情況發(fā)生，需對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)：①在實(shí)施安裝與投運(yùn)前，其次為更換電極之后;②在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)存在較大的工藝參數(shù)偏差;③按三個(gè)月到六個(gè)月作定期的校準(zhǔn)。

對(duì)于校準(zhǔn)，其具體的操作如下：對(duì)幾種所需標(biāo)準(zhǔn)溶液予以配制，涵括有pH值4、7、9溶液，取標(biāo)準(zhǔn)試劑，并將之于純水中進(jìn)行一定量的添加，實(shí)施搖勻操作，以使之達(dá)充分溶解狀。若所預(yù)測(cè)的介質(zhì)，其所具有的pH值低于4，則取pH值4、7標(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)施校準(zhǔn)操作，同時(shí)將此溫度下所獲取標(biāo)準(zhǔn)溶液pH值為依據(jù)，行以校準(zhǔn)。經(jīng)電極經(jīng)由流通池實(shí)施取出，以純水將之進(jìn)行沖洗，保持干凈狀態(tài)，以濾紙將其吸干，隨后于pH值4標(biāo)準(zhǔn)溶液中實(shí)施放置，靜待變送器予以穩(wěn)定顯示后，經(jīng)由變送器自動(dòng)或是手動(dòng)按鍵實(shí)施零點(diǎn)校準(zhǔn)。將電極再次取出，施以純水沖凈，依然用濾紙吸干水分，置之于pH值7溶液中，所用校準(zhǔn)值為pH值自動(dòng)校準(zhǔn)點(diǎn)。隨后循同法，對(duì)pH值高于7被測(cè)溶液實(shí)施校準(zhǔn)，所取校準(zhǔn)點(diǎn)為pH值7、9標(biāo)準(zhǔn)溶液。在完成校準(zhǔn)工作周，將其放入被測(cè)介質(zhì)流通池里。

其他的校正方法還有一些，在此推薦四種校正的方法：兩點(diǎn)與單點(diǎn)緩沖液法、兩點(diǎn)與單點(diǎn)樣品校正法?？紤]電壓信號(hào)保持著與pH值的線性關(guān)系，故對(duì)于其之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的重新建立，即可謂是對(duì)直線截距抑或是斜率的一種重新界定。然而實(shí)際上，無(wú)論是單點(diǎn)緩沖液校正，還是說(shuō)單點(diǎn)樣品校正法，二者均不能對(duì)原本直線斜率予以改變，其結(jié)果自然是離校正點(diǎn)越發(fā)的遠(yuǎn)，測(cè)量誤差越發(fā)的大[3]。

4 pH值分析儀的維護(hù)保養(yǎng)

通過(guò)幾年來(lái)的使用，我們得出如下經(jīng)驗(yàn)：首先是注意定期清洗電極。根據(jù)實(shí)際電極污染的程度 ，用戶(hù)需要對(duì)電極進(jìn)行定期清洗 ，較輕度的污染可以用表面活性劑進(jìn)行清洗;比較重度的污染可以使用濃度分?jǐn)?shù)為10%的稀鹽酸和飽和硫脲的混合物實(shí)施清洗;響應(yīng)遲緩的pH值電極再生時(shí)，可用HNO3和NH4F的混合物進(jìn)行清洗。其次若所處的環(huán)境，其介質(zhì)對(duì)其的影響較大，需定期對(duì)電極進(jìn)行再生，并采用交替循環(huán)使用法，以使之保持較長(zhǎng)的壽命周期。第三，強(qiáng)化巡檢，對(duì)變送器是否呈現(xiàn)正常的顯示有所掌握，涵括有無(wú)錯(cuò)誤代碼的異常顯示、變送器是否保持著完好的密封性、其設(shè)備接線端口是否保持著完好性、是否有銹蝕的情況，以及絕緣是否保持良好狀態(tài)等。第四，應(yīng)定期施以校準(zhǔn)工作，使用標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行，以使測(cè)量結(jié)果保持其準(zhǔn)確性。五是要保持電極插頭以及導(dǎo)線的干燥，防止潮濕造成的輸入阻抗降低，以免增加誤差率。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合我們的實(shí)際使用情況，分析可知，梅特勒--托利多產(chǎn)品性能及效果均呈較好顯示，pH值分析系統(tǒng)檢測(cè)精度高，能實(shí)時(shí)在線監(jiān)控pH值的變化情況，節(jié)約人力與化工品消耗量，能滿(mǎn)足在線檢測(cè)，從而可使工人勞動(dòng)強(qiáng)度在一定程度上有所減輕，對(duì)于生產(chǎn)效益提升這一目標(biāo)可予以實(shí)現(xiàn)。其在連續(xù)檢測(cè)場(chǎng)所依然適用，無(wú)論是固定場(chǎng)所，或是在防爆場(chǎng)所（需加裝防爆防護(hù)箱），均可使用，同時(shí)其安裝方式亦較為簡(jiǎn)單，對(duì)于檢測(cè)的及時(shí)性、精確度均有很大程度上的提升，所具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值頗高。

參考文獻(xiàn)：

[1]高揚(yáng).淺析在線分析儀表的特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用[J].純堿工業(yè)，2017（03）：37-39.

[2]于非.在線pH分析儀表在電廠水處理中的應(yīng)用與研究[J].中國(guó)科技信息，2019（14）：165-166.

[3]鄧光南.在線pH分析儀在電廠水處理中的應(yīng)用與研究[J].工業(yè)水處理，2018，29（02）：68-70.