工业pH计在生产中的应用

安徽赛科环保科技有限公司安徽赛科环保科技有限公司联系电话：[phone]传真：[phone]公司地址：安徽省合肥市濉溪路兰亭园1号楼902室工业pH计在生产中的应用随着经济的发展人们越来越重视环保问题，一个企业要发展，首先应解决工业废水问题，因此废水酸碱度的测量得到了大家越来越多的关注，pH计是应用最广泛的水分析仪器。1工业pH计基本原理和分类1.1原理pH计是用电位法测量酸碱度的仪器溶液的，酸碱度通常用氢离子浓度来表示，由于氢离子浓度的绝对值很小，所以将溶液中的氢离子浓度取以10为底的负对数定义为pH值pH=-lg[H+]，纯水在22时的pH值为7。把金属放在溶液内，一些金属原子将变成离子进入溶液中，使得金属表面失去离子而带负电，溶液带正电，由于异性相吸，金属离子不是均匀分布于溶液中，而是聚集在金属表面附近，形成双电极层在金属和溶液间产生电位差称为电极电位。任何一种电极的绝对电位无法由试验直接测定，要通过测定2个电极之间的相对电位差进行测定，这种由2个电极与溶液组成的装置称为原电池。铜棒和锌棒分别插入硫酸铜溶液和硫酸锌溶液中，2种溶液中间用薄膜隔开，薄膜的作用是只让离子通过，不让分子通过，这时，如果将2个电极用导线和电流表连接起来，导线中有电流通过，固定其中一个电位，就可以求得另一电极电位pH计的工作原理如图1所示1.2分类pH计用于测量的电极主要有锑电极、玻璃电极、甘汞电极和银—氯化银电极。其中工业生产中常用的是锑电极和玻璃电极。甘汞电极主要做为参比电极用。银—氯化银电极用的较少。锑电极是由金属锑棒的表面覆盖一层金属氧化物Sb2O3制成，是一种金属金属氧化物电极。这种电极结构简单，它可在较高温度下使用，但测量精度不高。玻璃电极是工业上最通用的一种测量电极，根据不同用途可制成多种形式和尺寸。其基本结构如图2。安徽赛科环保科技有限公司安徽赛科环保科技有限公司联系电话：[phone]传真：[phone]公司地址：安徽省合肥市濉溪路兰亭园1号楼902室当玻璃电极与被测物料接触时，在pH敏感膜内部溶液（参比溶液）和被测物料之间就建立起氢离子平衡状态。玻璃电极在使用时受温度影响比较大，故使用时要同时插入热电阻，把测量的温度值（即电阻值）接入测量回路，以补偿温度对pH的影响甘汞电极主要作为参比电极使用，结构简单，电位比较稳定，但易受温度影响，故不易在温度波动较大场合使用。银—氯化银电极是在铂丝上镀上1层银，原理与甘汞电极相似，这种电极结构比较简单，高温下电极电位仍较稳定，但制造困难，价格较贵，在工业生产中使用较少。2玻璃电极的选用（1）容器中使用沉入式时，如果被测介质有粘附或结垢特性，应选用清洗型；在管道中使用流通式时，流速不宜太高，以免磨坏而降低使用寿命；管道中有压力时要选用压力流通式，压力要在仪表允许范围内。温度变化较大的场合，要考虑温度补偿。（2）注意工艺介质温度，耐高温玻璃电极一般在100℃以下使用，如介质温度超过100℃，精度要求不高时可选用锑电极。（3）如果工作环境是在危险区，要选用相应防爆等级的二次仪表。（4）根据工艺介质的pH值选取pH计，一般pH计要求工艺介质的电导率不小于50μS/cm，否则，应根据电导率选用一些特殊的玻璃电极。（5）pH计极易受电磁场的干扰，所以，安装时应远离有变电站和大电机的场所。安装时必须与工艺管道或设备一起接地，不能与电机或其他用电设备共用1条接地线。（6）玻璃电极的内阻很高，信号很小，极易受到外界的干扰，所以测量电极与前置放大器的距离应尽量短，并用低噪声的专用屏蔽电缆连接。（7）pH计不允许振动，振动不仅对仪器本身有影响，而且对电缆也有影响。尽管屏蔽电缆不受外界电磁场影响，但是它是用聚乙烯绝缘的，这种材料在振动时会产生静电而影响表示值，尤其电缆较长时。3pH使用时的注意事项在工业生产中，一般pH计的测量分为2部分。一部分是一次表检测部分，主要与介质安徽赛科环保科技有限公司安徽赛科环保科技有限公司联系电话：[phone]传真：[phone]公司地址：安徽省合肥市濉溪路兰亭园1号楼902室接触，使用较多的玻璃电极；另一部分是变送单元，将一次表测量的数据进行转换，变成DCS可以接受的4~20mA信号，供相关人员观察。所以，在pH计的实际使用过程中必须注意如下几点：（1）首先要注意对电极玻璃膜的保护。由于测量电极与介质直接接触，容易附着脏物，应定期进行冲洗，可根据实际情况每1个月或半月冲洗1次，以保证正常使用。在管道中若使用流通式玻璃电极。由于流通式要求流速不宜太高。若流速不易控制，建议为pH探头增加1个保护套管。具体方法是：利用探头出厂包装上的保护套进行加工，在套的侧面钻4个长型口装在探头上，并将孔与探头对齐，这样既可以保持测量的准确性，又可以避免介质流动时对玻璃探头造成直接冲涮，可延长探头的使用寿命。该方法在青岛海晶公司已得到较好的使用。（2）关于pH计探头的清洗。由于探头长期接触介质溶液，即使定期清洗亦有结垢现象，此时，建议用10%的稀盐酸或氯化钾溶液浸泡，使其活性恢复。但是pH电极的使用寿命一般为1年，因此，在实际生产中，建议应根据生产介质的实际情况，做好探头的保养工作，可延长探头的使用寿命。（3）要注意pH计探头的插入深度，必须保证介质液位在任何时候不低于pH电极，否则，对于玻璃管电极极易脱水而无法工作。如因停车或其他原因不使用pH计时，应将一次表探头部分脱离现场，放入水溶液中保养起来，以备后续使用。（4）使用pH计时要注意pH计要求的供电电压。一般pH计要求的供电电压为220VAC四线制，此种情况只要按说明书的要求进行安装即可；但是有些pH计要求的供电电压为24VDC，此时若采用两线制接线，很有可能造成pH计不能正常显示。原因是由于DCS提供的直流电源往往不足24V，略微偏低，从而造成pH计显示不正确。因此无论是交流220V还是直流24V供电，均应采用四线制接法，且使用隔离栅较好。（5）安装接线时要注意pH计的接地。由于pH计探头检测的是弱电压信号，容易受到外界的干扰，因此除了安装时要注意远离强磁场以外，接线时亦要注意介质溶液的接地。同时要求接线线头不能受潮，要保持高度清洁和干燥，防止输出短路，造成测量误差太大或测量错误。一、二次表连接时若需增加屏蔽电缆的长度，则电缆补接处也要求干燥，并且不能用胶布进行绝缘，可用四氟乙烯带进行绝缘处理。（6）对检测部件是玻璃电极的pH计，由于温度对电极的影响较大，所以对温度的检测同样重要。现许多pH计在探头检测部分均加装了测温元件，维护人员只要按要求完成接线并进行相关参数的设置即可实现温度的自动补偿，从测量角度说，提高了测量准确度，而且非常方便；但从维护角度说，增加了测温元件，就要求保证温度传送的正确，否则会出现错误代码，影响pH计的正常工作。为了提高维护强度，要求在保护好玻璃管的同时，也要保护好温度测量元件的正常使用。因此，在订购pH计时，要根据现场的实际情况，介质的特性、环境、温度等因素来决定选用适用型号的pH计，以达到既实用又经济的目的。4pH计的标定标定是使用已知pH值的溶液对仪表进行测试。pH的标定一般分为2种方式：一种是一点校准另一种是两点校准。其中一点校准只是用于校准零点，对对称性进行标定。两点校准方式除了校准零点外，还要观察斜率是否在调定范围内，若超出，则测量不准，需重新标定，重复进行。在实际生产标定中，常采用两点标定的方式进行。两点标定采用的标定溶液主要有3种：pH=4.00、pH=6.86和pH=9.18。在实际使用中，安徽赛科环保科技有限公司安徽赛科环保科技有限公司联系电话：[phone]传真：[phone]公司地址：安徽省合肥市濉溪路兰亭园1号楼902室只需要取其中的2种即可，但要求先低后高，也就是标定时先在低值溶液中校正，然后再在高值溶液中进行。以E+H的liquisysSCPM223/253为例，在6.86和9.18中标定，线路接好送电结束后，先将干净的pH探头放入6.86溶液中，在功能标定菜单中输入标定液的值，按CAL开始标定，此时仪表显示测量值，当pH值稳定在±0.05范围内超过10s，一点标定完成。将探头冲洗干净后放入9.18溶液中，方法同6.86标定，当pH值稳定在±0.05范围内超过10s两点标定完成。此时检查斜率显示和零点显示，当两者均在设定范围内，则标定成功，可投入使用，否则，要重复进行两点标定，直至检查斜率显示和零点显示均在设定范围内方可成功总之，pH标定是一种重复性的工作，每个生产厂家的标定菜单可能不同，但原理与方法都是相通的，只要标准液准确，步骤正确，一定能够标定成功。5使用情况介绍（1）主要技术规格及型号选用烟台奥多、E+HCPM、法国Polymetron量程：0~14，精度：±0.05，分辨率：0.01pH，输出信号：1~5V，4~20mADC，稳定性：±0.03pH/d（2）使用地点烧碱厂：一次盐水入口、中和盐水入出口、精盐水；氯氢处理：次氯酸钠检测；蒸发：冷凝罐入口液封热水；液氯盐酸厂：氯化氢合成炉二套循环回水监控；聚氯乙烯厂：合成酸雾扑集器的水样监控；氯化聚乙烯厂：洗涤塔检测碱液、氯化釜母液检测、废水处理工序反应桶、沉降池、中和罐的pH计监控。6小结通过在关键部位加装使用pH计，通过比价采购，以最小的投入有效地保证了氯碱生产过程中的安全，及时发现相关设备的泄漏，消灭事故隐患。废水处理工序借助pH计监控，保证了废水无污染排放。取得了显著的经济效益和社会效益。