在线ｐＨ计与系统的研究

ｐＨ的测定有多种方法,zui基本的还是电位法,其他方法通常以电位法的数据为基础。电位法测量准确度高、操作快速、设备简单,既适用于实验室分析,也适用于在线分析,可以广泛用于石油化工、化学工业、制药、冶金、染料、皮革、电站及环保污水处理等领域,其主要用来控制、监测工业流程中的纯水、循环水、蒸汽冷凝水、高粘度或强酸、强碱等腐蚀性较强溶液的ｐＨ。
任何溶液的酸碱度都可以用氢离子浓度来表示。通常用ｐＨ来表示[Ｈ+],ｐＨ=-ｌｇ[Ｈ+]。它是考察溶液酸度的一个重要参数,但在线ｐＨ测量还没有很好地应用于电厂锅炉补给水、锅炉给水以及循环冷却水中。通过ｐＨ的在线监测,可及时调节并使ｐＨ控制在*范围内,从而达到减缓锅炉设备腐蚀、结垢的目的。但由于电厂锅炉给水温度的变化直接影响ｐＨ测量的准确性,采用现有的温度补偿方法也只能减小温度的影响,却无法补偿给水本身的特性带来的偏差。为提高ｐＨ测量的准确性,采用快速神经 络,由计算机系统解决了温度的影响,提高了ｐＨ测量的准确性。
在用酸度计进行ｐＨ测量时,电极与溶液的接触部分保持清洁对保证酸度计测量准确度、灵敏度和稳定度很重要。电极的污染是一个很难避免的问题。在在线连续测量情况下,为保证酸度计能长期连续使用,对电极系统进行自动清洗是*的。采用了多种清洗方法,以提高清洗效果和实现清洗过程自动化。以下重点探讨温度对ｐＨ测量的影响,并介绍了电极清洗和在线ｐＨ检测系统。

1　温度对ｐＨ测量的影响
在ｐＨ测量中,从电极系统中获得的电信号Ｅ与Ｈ+的活度的对应关系符合能斯特方程〔1〕,其表达式为:
Ｅ=Ｅ0+ＲＴｎＦｌｎａ外  （1）
式中:Ｅ———电池电动势,ｍＶ;Ｅ0———标准电极电位,ｍＶ;Ｒ———气体常数;Ｆ———法拉第常数;Ｔ———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不对称+Ｅ1+Ｅ内参-Ｅ外参-Ｅ溶液  （2）
式中:ＥＤ———离子扩散电位,ｍＶ;Ｅ不对称———不对称电位,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,因此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———温度变化一个单位时测量电池电动势的变化值;ｄＥ0ｄＴ———电极的标准电位温度系数项;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计采用温度补偿的方法可以消除,对在线ｐＨ检测,由计算机进行自动补偿。
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,对锅炉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计不能对该项补偿,单一采用温度补偿的方法是不能实现对该项补偿的。在线检测ｐＨ时,采用计算机进行自动补偿,以弥补ｐＨ计的不足。
可见,采用温度补偿的方法能对能斯特方程斜率进行补偿,消除温度对测量的部分影响。当温度有较大变化时温度补偿方法的误差会明显增大。因此采用计算机进行温度的自动补偿对测量ｐＨ是十分必要的,是切实可行的,同时可简化ｐＨ计的电路。

4　结束语
国外酸度计产品采用的清洗装置已成熟,已达到实用化的水平,并通过微机化产品的开发,使酸度计自动清洗系统更加完善,但国内酸度计产品虽然各种清洗方法都在采用,但均处于试用阶段,在结构、功能、清洗效果上与国外产品有较大差距,在自动清洗方法的应用技术上也刚起步。所以要加快开发研制电极自动清洗系统并尽快投入使用,以促进国产酸度计赶上*水平。