化工裝置pH值分析儀的應用

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利用，可以看到化工生產的許多環節中都有pH值在線分析儀的身影。pH值分析儀對于生產的重要性顯著提高。提高pH值的檢驗檢測精度、節約化學品的消耗量、減少員工的勞動強度，pH值分析儀都發揮著顯著的功效。本文介紹pH值分析儀的系統構成、pH值測量的原理、給出儀表安裝與注意事項。

關鍵詞：pH值分析儀;構成;原理;在線檢測

當前的環保工程發展越發成熟，諸多國外儀表逐步涌入我國市場，它國外儀表發展技術相對成熟，國內用戶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哈希（Hach）公司所生產的型號為Si792型的pH分析儀。經由筆者對既往學習乃至于實踐中的思考，客觀總結出心得以及經驗。而此經驗乃至體會恰可彌補生產廠家在其所提供的些許資料中缺乏的部分，而對于pH分析儀使用者而言，上述又可謂是其必須要掌握的知識與相關注意事項。

1 pH值分析儀的測量原理及其結構

在工業中使用的pH值在線分析儀，其首要監測點是連續的測量工藝流程之中的氫離子濃度，其檢測原理為：被測介質中放入不同的兩個電極一個為（玻璃電極）工作電極，隨著電位溶液中所含氫離子，其濃度所產生的任意變化;另一個電極則具有固定的電位，被稱為參比電極（銀--氯化銀）。溶液中的兩個電極共同構成原電池，原電極中原電池產生的電勢差若被測量出來，就能顯示被測溶液的pH值。近年在實際運用中，pH值在線分析儀所予以應用的大部分為復合電極，而其優勢主要體現在安裝的便捷性以及更為容易予以標定。對于pH值分析儀測量系統而言，其主要構成為負責發送部分的電極以及負責變送部分的測量，二者共同作用，成功將pH值進行轉換，形成直流信號，進而顯示并遠傳。

2 pH值在線分析儀在生產中的應用

以延安石油化工廠輕烴中心生產裝置為例， 該裝置的所有構成均系美國哈希分析儀表，涵括的有pH值（4套）、ORP（2套）、濃度分析儀表（1套）。在具體的使用與實踐中，對于電極而言，我們發現其壽命及其短，僅僅三個月甚至更低，隨著設備一并引進的備用電極，不到一年就替換完畢了。經過仔細地觀察和研究分析，對于這一問題所產生的原因做出如下分析：

①所用化學介質中通常有游離氯，于其中呈大量的殘留，進而使得測量電極呈現出極大的負面影響;②所用化學介質通常以較高的溫度存在（80℃左右），而這無疑使次氯酸對于電極液陶瓷芯所造成的強烈腐蝕性進一步增加，并形成反滲透，以至于電極呈現出報廢的情況;②電極本身的客觀因素，經與別的廠家溝通，對于該類電極，我們進行了更換，以瑞士所產的復合電極予以了更換，型號為：梅特勒--托利多、HA405-DPA，將其放置于含游離氯環境中，并實施測量，結果顯示，以介質的差異性進行電極型號的篩選，大量實驗證明，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：①以不同工藝中介質所具有的不同壓力、溫度以及pH值等進行電極類型的選取，以實現更大程度的電極壽命的延長;②對于易于受到電磁場干擾的pH值分析儀，在實際應用中應將其于遠離電磁場的位置進行恰當安裝;③此外，對于安裝操作中，應妥善進行pH值分析儀接地措施，以免后續在測量中出現嚴重的干擾;④若有特殊的防爆要求，應該選用防爆型pH值分析儀表[1]。

3 pH值分析儀的校準

3.1 pH值分析儀精確度的概念

在使用中，有些同行認為，在生廠廠家所給予的技術相關資料上所標識出的測量精確度既已有如此高的顯示，那又何必對分析儀進行校正呢？因在實際的操作中，測量誤差若是對資料中所標注的精確度超出時，會下意識認為是分析儀壞了或者是其本身質量有問題。此種想法可謂是對精確度概念的誤解。事實是，產品說明所謂的“精確度”，特指的是當傳感器處于剛剛清洗后，分析儀亦在剛剛經歷過校正的時間節點，其所產生的測量誤差。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定性以及線性度所體現出的誤差。前者指水樣、溫度均未有任意變化的情況下，其讀數在較短時間區間所表現出的一定幅度的變化;后者則指的是在對分析儀進行重新校正前所獲取的電壓信號，與其pH值之間所呈現出的線性關系，但這一數據在現實中往往存在一定偏差，故稱為線性度誤差。對于pH值分析儀來講，其品質高低一個最為關鍵的影響因素即線性度。若某臺分析儀其所表現出的線性度較低，即提示其線性度誤差很大，此種情況下，即便其穩定性具有較高的優勢，并且予以很好的傳感器配置，但該設備仍不做優選，因其測量值的可靠性值得商榷[2]。

3.2 pH值分析儀的校準

對于pH分析儀而言，若有以下情況發生，需對其進行校準：①在實施安裝與投運前，其次為更換電極之后;②在實踐中發現存在較大的工藝參數偏差;③按三個月到六個月作定期的校準。

對于校準，其具體的操作如下：對幾種所需標準溶液予以配制，涵括有pH值4、7、9溶液，取標準試劑，并將之于純水中進行一定量的添加，實施搖勻操作，以使之達充分溶解狀。若所預測的介質，其所具有的pH值低于4，則取pH值4、7標準溶液實施校準操作，同時將此溫度下所獲取標準溶液pH值為依據，行以校準。經電極經由流通池實施取出，以純水將之進行沖洗，保持干凈狀態，以濾紙將其吸干，隨后于pH值4標準溶液中實施放置，靜待變送器予以穩定顯示后，經由變送器自動或是手動按鍵實施零點校準。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，所用校準值為pH值自動校準點。隨后循同法，對pH值高于7被測溶液實施校準，所取校準點為pH值7、9標準溶液。在完成校準工作周，將其放入被測介質流通池里。

其他的校正方法還有一些，在此推薦四種校正的方法：兩點與單點緩沖液法、兩點與單點樣品校正法?？紤]電壓信號保持著與pH值的線性關系，故對于其之間對應關系的重新建立，即可謂是對直線截距抑或是斜率的一種重新界定。然而實際上，無論是單點緩沖液校正，還是說單點樣品校正法，二者均不能對原本直線斜率予以改變，其結果自然是離校正點越發的遠，測量誤差越發的大[3]。

4 pH值分析儀的維護保養

通過幾年來的使用，我們得出如下經驗：首先是注意定期清洗電極。根據實際電極污染的程度 ，用戶需要對電極進行定期清洗 ，較輕度的污染可以用表面活性劑進行清洗;比較重度的污染可以使用濃度分數為10%的稀鹽酸和飽和硫脲的混合物實施清洗;響應遲緩的pH值電極再生時，可用HNO3和NH4F的混合物進行清洗。其次若所處的環境，其介質對其的影響較大，需定期對電極進行再生，并采用交替循環使用法，以使之保持較長的壽命周期。第三，強化巡檢，對變送器是否呈現正常的顯示有所掌握，涵括有無錯誤代碼的異常顯示、變送器是否保持著完好的密封性、其設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等。第四，應定期施以校準工作，使用標準液進行，以使測量結果保持其準確性。五是要保持電極插頭以及導線的干燥，防止潮濕造成的輸入阻抗降低，以免增加誤差率。

5 結語

結合我們的實際使用情況，分析可知，梅特勒--托利多產品性能及效果均呈較好顯示，pH值分析系統檢測精度高，能實時在線監控pH值的變化情況，節約人力與化工品消耗量，能滿足在線檢測，從而可使工人勞動強度在一定程度上有所減輕，對于生產效益提升這一目標可予以實現。其在連續檢測場所依然適用，無論是固定場所，或是在防爆場所（需加裝防爆防護箱），均可使用，同時其安裝方式亦較為簡單，對于檢測的及時性、精確度均有很大程度上的提升，所具實際應用價值頗高。

參考文獻：

[1]高揚.淺析在線分析儀表的特點及實際應用[J].純堿工業，2017（03）：37-39.

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

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