pH測(cè)量理論和應(yīng)用演示文稿

pH測(cè)量理論和應(yīng)用演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH測(cè)量理論和應(yīng)用目前二頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)題綱pH測(cè)量原理電極分類(lèi)電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除采用數(shù)字電極電極的自動(dòng)清洗過(guò)程PH值的自動(dòng)控制目前三頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH測(cè)量原理目前四頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH值的定義溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。pH=-logaH+aH+氫離子活度，與氫離子濃度和溶液溫度有關(guān)。即aH+=f

（[H+],T）目前五頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)酸和堿的電離酸-溶于水提供H+離子

HCl H++Cl-堿-溶于水提供OH-離子

NaOH Na++OH-目前六頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH_測(cè)量原理pH及ORP的測(cè)量是根據(jù)測(cè)量電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測(cè)得的電位差，利用待測(cè)溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢(shì)大小之間的線(xiàn)性關(guān)系，再通過(guò)電位計(jì)轉(zhuǎn)換成pH或mV單位數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)定。

測(cè)量電極：對(duì)溶液pH值/ORP值變化敏感參比電極：恒定電位目前七頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)原理_ORP測(cè)量電極E=EpH---E參比目前八頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH_參比極結(jié)構(gòu)E=Eo+2.3logaCl-

；Cl-很大且穩(wěn)定，因此E就恒定

因無(wú)法單獨(dú)測(cè)量玻璃電極的電勢(shì)，因此還需另一支電極即參比電極。這支電極的電勢(shì)必須與被測(cè)樣品溶液的性質(zhì)無(wú)關(guān)。電極的外殼是玻璃管，里面套一根小玻璃管，其頂部伸出電極引線(xiàn)，引線(xiàn)的下端浸沒(méi)在汞中，汞的下端有糊狀甘汞，汞和甘汞用棉花堵住，只有離子才能通過(guò)，而汞和甘汞不會(huì)漏失，小管和大管之間充滿(mǎn)KCl溶液，末端用多孔陶瓷滲入到溶液中，實(shí)現(xiàn)電極引線(xiàn)與溶液間的電導(dǎo)通。銀絲AgCl棉花不含AgCl的參比電解質(zhì)玻璃管銀離子捕捉阱隔膜沒(méi)有AgCl、Ag2S沉淀不含銀離子的電解液RTF目前九頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH_測(cè)量極結(jié)構(gòu)pH玻璃膜電極：

SiO2基質(zhì)中加入Na2O、Li2O和CaO燒結(jié)而成的特殊玻璃膜。內(nèi)充0.1mol/LHCl溶液，敏感膜厚度約為0.10mm。再插入一根AgCl-Ag電極作內(nèi)參比電極。水浸泡后，表面的Na+與水中的H+交換，表面形成水合硅膠層。目前十頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)原理_pH_敏感膜結(jié)構(gòu)H+OH-++++++------酸性堿性玻璃膜玻璃敏感膜(0.2-0.5mm)膠層約0.1mm正電荷負(fù)電荷內(nèi)參比液玻璃上的M+與溶液中H+發(fā)生離子交換而產(chǎn)生相界電位:E內(nèi)與E外。E膜=E外-E內(nèi)=0.059lg(a1/a2）

a1

、a2分別表示外部試液和電極內(nèi)參比溶液的H+活度；

a’1

、a’2

分別表示玻璃膜外、內(nèi)水合硅膠層表面的H+活度目前十一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)原理_pH測(cè)量電極E=EpH---E參比目前十二頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)為什么要清洗電極？電位的改變直接影響電極的測(cè)量表現(xiàn)

-只要沒(méi)有電位的改變，電極的表現(xiàn)也不會(huì)變E2

和E3是首先被污染物影響的電位

-過(guò)程中的污垢改變了一個(gè)或多個(gè)電位敏感部分的有效的清洗可以避免電位的快速改變污垢會(huì)引起pH電極讀數(shù)錯(cuò)誤。UE2E3E1參比電解液E6E5E4內(nèi)緩沖液提高測(cè)量準(zhǔn)確度，延長(zhǎng)電極壽命目前十三頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH復(fù)合電極包括

........玻璃電極

..……..參比電極玻璃電極和參比電極之間的電勢(shì)差與溶液的pH值有關(guān)。

利用對(duì)溶液pH值/ORP值變化敏感的測(cè)量電極和有恒定電位的參比電極所組成的工作電池來(lái)測(cè)量電勢(shì)，從而利用待測(cè)溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢(shì)大小之間的線(xiàn)性關(guān)系:如對(duì)pH值有能斯特公式

E=E0–0.059×PH來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)定。目前十四頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)復(fù)合pH電極結(jié)構(gòu)隔膜敏感膜參比電極測(cè)量電極/溫度加液孔外參比液內(nèi)參比液測(cè)量電極目前十五頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH/ORP測(cè)量系統(tǒng)包括變送器電纜線(xiàn)護(hù)套pH復(fù)合電極目前十六頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH電極的理論核心—能斯特方程E0=標(biāo)準(zhǔn)電位R=氣體常數(shù)

T=溫度°KF=法拉第常數(shù)例子：在25℃計(jì)算斜率S=2.303X8.314X298/96493=59.16mV/pH目前十七頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)實(shí)際pH電極的工作曲線(xiàn)實(shí)際工作曲線(xiàn)-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線(xiàn)實(shí)際pH電極零點(diǎn)目前十八頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH電極的校準(zhǔn)實(shí)際工作曲線(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)1校準(zhǔn)點(diǎn)2兩點(diǎn)確定一條直線(xiàn)-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線(xiàn)實(shí)際pH電極零點(diǎn)目前十九頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極分類(lèi)目前二十頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH電極分類(lèi)有上千個(gè)pH電極的標(biāo)號(hào)，適用于多種工業(yè)過(guò)程按參比電解液分為三類(lèi)液體電極、凝膠電極、固體電極。每一類(lèi)電解液有多種標(biāo)號(hào)按敏感膜分為四類(lèi)普通、耐堿、低溫、耐氫氟酸按信號(hào)傳輸類(lèi)型模擬信號(hào)電極和數(shù)字電極隔膜數(shù)量和類(lèi)型電極長(zhǎng)度…...目前二十一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極安裝目前二十二頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)安裝方式需要考慮的因素電極角度管道直徑(L=5~10d)水流方向，死角dLL電極管道目前二十三頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)護(hù)套安裝的角度側(cè)插式安裝至少和水平方向呈15o角；目前二十四頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH探頭尾部向下的安裝正確嗎？護(hù)套安裝的角度目前二十五頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)安裝方式目前二十六頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)安裝方式_流通池FlowPath下進(jìn)上出主管道引水管電極流通池出水口進(jìn)水口變送器目前二十七頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)安裝方式_外循環(huán)反應(yīng)釜泵使用場(chǎng)合：★后期增加測(cè)量點(diǎn)★罐內(nèi)溫度過(guò)高提拉式護(hù)套目前二十八頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電磁干擾的來(lái)源和防護(hù)電源對(duì)變送器的干擾 防護(hù)：變送器接地環(huán)境中的電磁干擾（影響電纜線(xiàn)） 防護(hù)：遠(yuǎn)離干擾源（如變頻設(shè)備），用雙屏蔽電纜設(shè)備中的弱電泄漏（影響電極）防護(hù)：檢修設(shè)備、介質(zhì)接地目前二十九頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)動(dòng)力電纜對(duì)pH測(cè)量的干擾pH電極的專(zhuān)用電纜不能和動(dòng)力電纜在同一線(xiàn)管或橋架內(nèi)，而且二者應(yīng)離開(kāi)30～50cm。否則動(dòng)力電纜形成的電磁場(chǎng)可能對(duì)測(cè)量造成干擾。目前三十頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極的準(zhǔn)備液體電極（InPro2000和465）如需加壓必須將加液孔的橡皮塞拿掉；某些凝膠電極的隔膜有白色硅膠覆蓋，必須用包裝盒內(nèi)所附的小刀把白色硅膠徹底刮去（刀尖有刮陶瓷的感覺(jué)）；觀(guān)察敏感膜球泡內(nèi)液體是否充滿(mǎn)；如果運(yùn)輸過(guò)程中保護(hù)液干掉，應(yīng)放在相應(yīng)電解液中活化2小時(shí)。目前三十一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電纜線(xiàn)的保護(hù)電纜線(xiàn)傳輸高阻抗的電位差信號(hào)，應(yīng)避免受潮、機(jī)械損傷和打死折。禁止依附或纏繞在高溫管道上模擬信號(hào)電極的電纜線(xiàn)不可以接起來(lái)再用目前三十二頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)目前三十三頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)_pHpH電極一般運(yùn)輸過(guò)程都會(huì)有保護(hù)液，如果拆封時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)液干掉，最好把電極放入保護(hù)液中浸泡2小時(shí)活化，否則可能測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)很大活化電極確定電極的實(shí)際工作曲線(xiàn)并輸入給變送器，使變送器能正確的計(jì)算出pH值使用前必須校準(zhǔn)電極目前三十四頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)零點(diǎn)（Zero）、斜率（Slope）、膜阻抗（GlassImp.）零點(diǎn)的表示：pH、mV， 可用范圍：6.50～7.50pH或-30～+30mV斜率的表示：mV/pH、%

可用范圍：53～63mV/pH或90%～102%表征pH電極的參數(shù)目前三十五頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極污染和結(jié)垢對(duì)測(cè)量的影響-反應(yīng)時(shí)間增加

-斜率降低

-零點(diǎn)漂移目前三十六頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極的老化電極老化時(shí)，測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)下列現(xiàn)象

-反應(yīng)時(shí)間增加

-斜率降低

-零點(diǎn)漂移電極老化是持續(xù)性的，且與使用狀況有關(guān)，因此很難對(duì)玻璃電極給出明確的使用壽命，在常溫干凈的介質(zhì)可達(dá)1~3年，高溫惡劣介質(zhì)也許1~數(shù)周。在高溫惡劣介質(zhì)中使用，要獲得盡可能長(zhǎng)的使用壽命，除定期清洗電極外，還必須定期對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定。目前三十七頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)目前三十八頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)請(qǐng)注意保持隔膜清潔！目前三十九頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)電極的清洗一般污染：使用水、0.1MNaOH或0.1MHCl清洗電極數(shù)分鐘；油脂或有機(jī)物的污染：用丙酮或乙醇清洗電極數(shù)秒鐘硫化物污染（隔膜發(fā)黑）：用9892清洗液處理

目前四十頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH電極的保存電極較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)應(yīng)按說(shuō)明書(shū)要求保存在合適的液體中。電極不能長(zhǎng)期干放，不能在表面附有干燥介質(zhì)時(shí)貯存電極。干放的電極應(yīng)先放在合適的保存液中活化后才能使用。InPro3030/3100系列在pH4的緩沖液中活化，其余可在3MHCl（或飽和KCl）中活化。電極不可放在蒸餾水中保存。目前四十一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)pH電極日常維護(hù)小結(jié)正確維護(hù)確保測(cè)量的精度和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電極使用壽命定期校準(zhǔn)（標(biāo)定）定期加入電解液（465和InPro2000電極）避免負(fù)壓，防止料液倒灌入?yún)⒈润w系中正確的保存電極污染物的清洗，保持隔膜清潔電極的再生：用9895再生液處理。再生只能有限的延長(zhǎng)電極的壽命。目前四十二頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)故障排除目前四十三頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和取樣測(cè)量主觀(guān)原因：例如儀表的校準(zhǔn)存在問(wèn)題（包括在線(xiàn)和離線(xiàn)儀表），離線(xiàn)測(cè)量時(shí)攪拌不充分，溫度補(bǔ)償錯(cuò)誤……客觀(guān)原因：例如取出的物料繼續(xù)反應(yīng)，物料pH值溫度系數(shù)的影響（由于在線(xiàn)測(cè)量溫度和離線(xiàn)測(cè)量溫度不同），物料pH值受流體流動(dòng)的影響……現(xiàn)象-過(guò)程讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)室讀數(shù)不一致過(guò)程讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)室讀數(shù)應(yīng)同步變化取樣在線(xiàn)測(cè)量值pH7.01（@40℃）實(shí)驗(yàn)室離線(xiàn)測(cè)量值pH6.85（@20℃）目前四十四頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)在線(xiàn)測(cè)量和取樣測(cè)量的客觀(guān)對(duì)比確認(rèn)在線(xiàn)和取樣測(cè)量系統(tǒng)都已正確校準(zhǔn)；檢查兩個(gè)系統(tǒng)的溫度設(shè)定是否正確；取出樣品放入燒杯；將在線(xiàn)電極和對(duì)比電極同時(shí)放入燒杯中測(cè)量；觀(guān)察兩個(gè)pH測(cè)量系統(tǒng)的讀數(shù)。如果兩個(gè)電極測(cè)量結(jié)果相近則說(shuō)明對(duì)比結(jié)果一致目前四十五頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)問(wèn)題的處理系統(tǒng)的組成：電極、電纜、變送器出現(xiàn)問(wèn)題的概率：變送器電纜線(xiàn)電極小大如果有多套系統(tǒng)時(shí)簡(jiǎn)單實(shí)用的處理方法：替換法目前四十六頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)常見(jiàn)問(wèn)題－電極電極內(nèi)部短路；電極內(nèi)部斷路；隔膜堵塞；敏感膜損壞；溫度探頭壞；電極老化凝膠電極隔膜硅膠封口未刮除；敏感膜球泡內(nèi)液體未充滿(mǎn)。目前四十七頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)常見(jiàn)問(wèn)題－電纜線(xiàn)短路；斷路；阻抗異常 受潮或進(jìn)水 機(jī)械損傷 錯(cuò)誤的延長(zhǎng)或連接電纜目前四十八頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)常見(jiàn)問(wèn)題－變送器接線(xiàn)錯(cuò)誤；高低阻抗異常；組態(tài)設(shè)置錯(cuò)誤

目前四十九頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)常用測(cè)試方法模擬器測(cè)試法 可測(cè)試變送器和電纜線(xiàn)，規(guī)范可靠的方法。替換法 適用于多套系統(tǒng)，可測(cè)試電極、電纜線(xiàn)和變送器。雙電極測(cè)試法 適用于有2根以上電極的系統(tǒng)，可測(cè)試電極、電纜線(xiàn)和變送器。目前五十頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)采用數(shù)字電極目前五十一頁(yè)\總數(shù)五十四頁(yè)\編于十五點(diǎn)數(shù)字電極技術(shù)優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)如下：

1.采用數(shù)字式，通過(guò)非接觸方式將測(cè)量值和特征參數(shù)傳輸至變送器中，不受干擾的影響。

2.電極故障，或電極與變送器之間的連接中斷時(shí)，自動(dòng)發(fā)出錯(cuò)誤信息

3.及時(shí)錯(cuò)誤識(shí)別功能極大地提升了測(cè)量點(diǎn)有效性

4.操作簡(jiǎn)便數(shù)字電極內(nèi)置電子部件，用于儲(chǔ)存標(biāo)定參數(shù)和其他附加信息，例如：總工作小時(shí)數(shù)和極端工況條件下的工作小時(shí)數(shù)。電極安裝完成后，標(biāo)定參數(shù)自動(dòng)傳輸至變送器中，用