梅特勒理論和應(yīng)用

梅特勒理論和應(yīng)用第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五議程pH理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除效驗(yàn)方法第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH值的定義溶液中氫離子活度的負(fù)對數(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）第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五酸和堿的電離酸-溶于水提供H+離子

HCl H++Cl-堿-溶于水提供OH-

離子

NaOH Na++OH-第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH_測量原理pH及ORP的測量是根據(jù)測量電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測得的電位差，利用待測溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系，再通過電位計轉(zhuǎn)換成pH或mV單位數(shù)值來實(shí)現(xiàn)測定。

測量電極：對溶液pH值/ORP值變化敏感參比電極：恒定電位第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原理_ORP測量電極E=EpH---Ereference第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原理_pH測量電極E=EpH---Ereference第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原理_pH_參比極結(jié)構(gòu)E=Eo+2.3logaCl-；Cl-很大且穩(wěn)定，因此E就恒定因無法單獨(dú)測量玻璃電極的電勢，因此還需另一支電極即參比電極。這支電極的電勢必須與被測樣品溶液的性質(zhì)無關(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，引線的下端浸沒在汞中，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，而汞和甘汞不會漏失，小管和大管之間充滿KCl溶液，末端用多孔陶瓷滲入到溶液中，實(shí)現(xiàn)電極引線與溶液間的電導(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有AgCl、Ag2S沉淀不含銀離子的電解液RTF第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原理_pH_測量極結(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。第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五原理_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H+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+活度第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五為什么要清洗電極？電位的改變直接影響電極的測量表現(xiàn)

-只要沒有電位的改變，電極的表現(xiàn)也不會變E2

和E3是首先被污染物影響的電位

-過程中的污垢改變了一個或多個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引起pH電極讀數(shù)錯誤。UE2E3E1參比電解液E6E5E4內(nèi)緩沖液提高測量準(zhǔn)確度，延長電極壽命第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五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差與溶液的pH值有關(guān)。利用對溶液pH值/ORP值變化敏感的測量電極和有恒定電位的參比電極所組成的工作電池來測量電勢，從而利用待測溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系（如對pH值有能斯特公式：E=E0–0.059×pH）來實(shí)現(xiàn)測定。第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五復(fù)合pH電極結(jié)構(gòu)隔膜敏感膜參比電極測量電極/溫度加液孔外參比液內(nèi)參比液參比電極測量電極接頭隔膜敏感膜參比電極測量電極/溫度加液孔參比液內(nèi)參比液測量電極吹泡泡第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH/ORP測量系統(tǒng)包括變送器電纜線護(hù)套pH復(fù)合電極第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五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℃計算斜率S=2.303X8.314X298/96493=59.16mV/pH第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)際pH電極的工作曲線實(shí)際工作曲線-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線實(shí)際pH電極零點(diǎn)第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH電極的校準(zhǔn)實(shí)際工作曲線校準(zhǔn)點(diǎn)1校準(zhǔn)點(diǎn)2兩點(diǎn)確定一條直線-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線實(shí)際pH電極零點(diǎn)第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五議程pH理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH電極分類有上千個pH電極的標(biāo)號，適用于多種工業(yè)過程按參比電解液分為三類液體電極、凝膠電極、固體電極。每一類電解液有多種標(biāo)號按敏感膜分為四類普通、耐堿、低溫、耐氫氟酸按信號傳輸類型模擬信號電極和數(shù)字電極隔膜數(shù)量和類型電極長度…...第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五我廠常用電極型號1、液體電極：HA465-50-90-S7/450/9825----十萬噸離子膜凝膠電極INPro4250/425/PT1000--曾經(jīng)二次鹽水不使用凝膠電極INPro4800/225/PT1000--鹽水二次鹽水HA405-DPA-SC-S8/120--六萬噸離子膜InPro4850i/SG/125---智能型-膜法除硝ORP(PT4805-DXK-S8/120)使用一種第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五議程pH理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五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電極管道第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五護(hù)套安裝的角度側(cè)插式安裝至少和水平方向呈15o角；第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH探頭尾部向下的安裝正確嗎？護(hù)套安裝的角度第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五安裝方式第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五安裝方式_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)水口變送器第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五安裝方式_外循環(huán)反應(yīng)釜泵使用場合：★后期增加測量點(diǎn)★罐內(nèi)溫度過高提拉式護(hù)套第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五焊入式套管的焊接推薦采用氬弧焊第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五電磁干擾的來源和防護(hù)電源對變送器的干擾 防護(hù)：變送器接地環(huán)境中的電磁干擾（影響電纜線） 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)接地第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五動力電纜對pH測量的干擾pH電極的專用電纜不能和動力電纜在同一線管或橋架內(nèi)，而且二者應(yīng)離開30～50cm。否則動力電纜形成的電磁場可能對測量造成干擾。第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五電極的準(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）；觀察敏感膜球泡內(nèi)液體是否充滿；如果運(yùn)輸過程中保護(hù)液干掉，應(yīng)放在相應(yīng)電解液中活化2小時。第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五電纜線的保護(hù)電纜線傳輸高阻抗的電位差信號，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電極的電纜線不可以接起來再用第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五議程pH理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五維護(hù)保養(yǎng)_pHpH電極一般運(yùn)輸過程都會有保護(hù)液，如果拆封時發(fā)現(xiàn)保護(hù)液干掉，最好把電極放入保護(hù)液中浸泡2小時活化，否則可能測量數(shù)據(jù)波動很大活化電極確定電極的實(shí)際工作曲線并輸入給變送器，使變送器能正確的計算出pH值使用前必須校準(zhǔn)電極第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五維護(hù)保養(yǎng)_pHpH復(fù)合電極的儲存將電極浸泡在相應(yīng)的電解液中 不要干放電極 千萬不要放在蒸餾水中！第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五零點(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)第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五溫度如何影響pH測量?電極斜率電極使用壽命第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五請注意保持隔膜清潔！第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五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)秒鐘第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH復(fù)合電極的儲存將電極浸泡在相應(yīng)的電解液中

不要干放電極

千萬不要放在蒸餾水中！第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五硫污染過程硫污染：S2-＋2Ag+＝Ag2S介質(zhì)電極內(nèi)部（黑色沉淀）第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五pH電極日常維護(hù)小結(jié)正確維護(hù)確保測量的精度和穩(wěn)定性，延長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，保持隔膜清潔第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五議程pH理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)故障排除第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五現(xiàn)場測量和取樣測量主觀原因：例如儀表的校準(zhǔn)存在問題（包括在線和離線儀表），離線測量時攪拌不充分，溫度補(bǔ)償錯誤……客觀原因：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（由于在線測量溫度和離線測量溫度不同），物料pH值受流體流動的影響……現(xiàn)象-過程讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)室讀數(shù)不一致過程讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)室讀數(shù)應(yīng)同步變化取樣在線測量值pH7.01（@40℃）實(shí)驗(yàn)室離線測量值pH6.85（@20℃

）第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五在線測量和取樣測量的客觀對比確認(rèn)在線和取樣測量系統(tǒng)都已正確校準(zhǔn)；檢查兩個系統(tǒng)的溫度設(shè)定是否正確；取出樣品放入燒杯；將在線電極和對比電極同時放入燒杯中測量；觀察兩個pH測量系統(tǒng)的讀數(shù)。如果兩個電極測量結(jié)果相近則說明對比結(jié)果一致第45頁，共49頁，2023年，2月20日，星期五在線測量系統(tǒng)問題的處理系統(tǒng)的組成：電極、電纜、變送器出現(xiàn)問題的概率：變送器電纜線電