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pH值对工业电导率仪测试的影响

点击次数:650  发布时间:2015-12-21
水是宝贵的自然资源,工农业和日子用水不只量大并且对它的质量也有严厉的请求,对废水的排放也有必定的规范。如农业用水的pH值请求为4.5~9,饮用水的pH值为7~8.5,废水排放的pH值请求为6~9;医药工业用水请求电导率小于1μs/cm,微电子工业用水的电导率请求小于0.1μs/cm,因而对水质的测控是十分主要的。
一、pH值的测控
pH值的测控广泛用于化工、制药、食品、环保等范畴。如今,国际上的pH传感器可分为4大类。
1、玻璃电极
玻璃电极是如今zui安稳的离子敏器材,工业中运用的绝大多数都是这种器材。
其输出电压为:
E=0.1984×(T+273.16)×(7-pH值)
由上式可知,pH值和输出电压成线性,因而测出E也能够知道pH值;同时pH值和温度T也有关,因而当进行高度丈量时需求进行温度抵偿。
关于通常的pH在线测验,国内外已有多种商品。但是在工业现场进行pH测验会遇到一些疑问,其难点首要表如今:
(1)要耐受高温;
(2)工业现场污染严峻,且搅扰也大;
(3)对浆状或黏度较高物质的丈量;
(4)丈量高pH值;
(5)丈量高纯水;
(6)丈量富含氢氟酸的溶液。
 
形成高pH值溶液丈量难的因素,是虽然pH电极关于氢离子十分灵敏,但类似的离子如锂、钠、钾等还有必定的搅扰。其间钾离子的尺度比氢离子大得多,而锂离子通常不出如今被测溶液中,因而zui首要的搅扰来自钠离子。而高pH值的溶液中氢离子浓度十分低,当pH值大于12时,则氢离子浓度小于10-12,此刻若存在氢氧化钠,其钠离子浓度约为10-2。假如电极玻璃关于氢离子的灵敏度和钠离子灵敏度之比小于1010,则钠离子的存在将对高pH值溶液的丈量带来差错。通常的玻璃电极在进行高pH值的丈量时,差错较大,且不安稳。而GLI选用受控分子蚀刻技术制造的玻璃电极能够削减差错,且功能安稳,处理了高pH值丈量的难题。
形成高纯水pH值丈量的艰难有3方面因素:(1)当两种物质触摸时,界面会发生电动势。这种电动势是由溶液内离子迁移率的不一样所导致的。液接面积小的参阅电极愈加强了该电动势;(2)高纯水导电性差,当高纯水流过绝缘体的管道时,会发生电荷和噪声而影响丈量度;(3)高纯水暴露在大气内将吸收CO2,此刻高纯水的pH值可降低至6.2。
处理这个疑问可选用下列方法:
(1)选用液接面积大的电极,以供给低阻抗、低电动势结。
(2)选用差分式pH电极,因其有杰出的抗共模搅扰功能,能够大幅度遏止噪声。
(3)高纯水有必要流转,流速不能过大且有必要稳定。被测水的温度为20~30℃,且需稳定。空气不允许进入水流中。
因为氢氟酸能腐蚀玻璃,所以当被测溶液中富含氢氟酸时,通常不选用玻璃电极,但是需求阐明的是氟离子并不腐蚀玻璃,只需氢氟酸分子(HF)才腐蚀玻璃。而当pH值大于6时,HF分子态十分少,此刻可用玻璃电极;当pH值小于6时,需选用钨电极。
2、锑电极
锑电极在水中会发生电化学反响而发生电位,而此电位和溶液中氢离子的多少有关,也即是和pH值有关,因而测出锑电极的输出电压也就知道溶液的pH值。因为锑电极不受氢氟酸腐蚀,因而通常丈量富含氢氟酸溶液的pH值时选用锑电极。但是锑电极也有下列特色约束其运用:
(1)电极的pH值线性规模仅为3 ~8,因而不能在此规模外运用。
(2)电极的输出受溶液中的氧化或还原剂的影响。
(3)含量为10-6级的铜、锡、铅等离子会使电极中毒而影响其运用。
(4)输出电压受温度影响,其温度系数为1~3mv/℃。
(5)运用后锑电极上会发生氧化膜而影响其度,在pH值为3~6时,此疑问不大,因为酸会溶解该氧化物。通常须隔一段时刻用砂纸打磨电极,但需注意锑是有毒的。
(6)电极输出受流速影响,丈量时流速需稳定。
(7)输出受溶液中含氧量的影响,要得到正确的丈量成果,须坚持溶液中含氧量稳定。
(8)定标时需选用专用定标液。
鉴于以上特色,锑电极通常仅用于玻璃电极不适用的场合,如含氢氟酸的场合。
3、离子敏场效应管(ISFET)
离子敏场效应管是一种半导体器材,类似于场效应管,仅对某种离子灵敏。1983年国际市场呈现了pH-ISFET,其特色是体积小,首要用于生物医学工程,如刺进血管或放入胃管中。近来美国Honeywell公司推出的一种新式的工业用pH固体电极,选用了ISFET技术,其体积和通常工业用pH电极类似,具有不易破损、呼应时刻快等特色。
4、光纤传感器
使用染料对pH灵敏的特色而构成,其特色是体积小,耐高温(可达几百摄氏度)。首要缺陷是丈量pH值的规模小(如5~9、4~7),当被测目标的pH值改变大时需替换传感头,首要用于生物医学工程,也有用于工业的报导(高温pH值丈量)。
二、电导率的测验
电导率/电阻率是反映溶液中无机盐含量的一个主要指标。电导率和电阻率互成倒数,当水中含盐很少时用电阻率表明,当含盐较多时用电导率表明。电导率/电阻率的测控广泛用于微电子、制药、饮料、海水淡化等工业。需求指出的是使用电导率/电阻率丈量能够推算出浓度,只需浓度和电导率/电阻率的是单值时(浓度低时,通常能满意此条件),大多数的智能化电导率测验仪均能显示电导率和浓度。国内外已有多种电阻率/电导率测验仪能够满意通常需求。电导率/电阻率测验的难点在于高纯水和高电导率、高污染液体的测验。
1、高纯水的电导率/电阻率的测控
这种测验通常选用触摸式传感器。其实质是将必定几许形状的电极放入被测溶液,然后丈量电极间溶液的电阻,可推算出被测溶液的电导率/电阻率。
两者之比称为电极常数,它仅与传感器的几许形状有关,是一个常数。为了到达丈量的高度,通常电极间溶液的电阻应在10kΩ摆布,所以不一样量程的电阻率/电导率的丈量应选用不一样电极常数的传感器。通常当纯水的电导率小于1μs/cm和温度改变规模大时,丈量有必定艰难。其间一个主要因素是因为水的电导率温度系数并非稳定,高纯水的温度系数是严峻的非线性,所以有必要选用特别的数学计算方法,也即是说有必要选用智能化外表,如美国Thornton和GLI等的商品。另一个丈量的难点是定标,因为要制造低电导率(如0.1μs/cm)的规范液是十分不易的。但GLI公司经过计算和测验将传感的电极常数和温度系数求出并附在传感器上,这么只需将这两个常数输入至外表中,就能够主动定标,实现“干定标”。
2、高电导率、高污染电阻率的测验
因为触摸式传感器的几许结构等因素,该传感器易受污染,易结水垢,因而不适合丈量较脏的溶液。为此开展了一种新式的无电极传感器,其原理如图3所示。在线圈A中通以交流电流,而在线圈B中会接收到感应电流发生的信号,这个信号与液体的电导率成正比,因而测出该信号就能够知道电导率。这种传感器的结构不易结水垢,易于清洗,这也是它适用于丈量高污染、高电阻率溶液的一个主要因素。为了到达丈量,传感器中富含温度探头,这种传感器不适用于丈量电导率小于100μs/cm的溶液。 
 
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