化工装置pH值分析仪的应用

高鹏

摘 要：我们从除盐水的制备到淡盐水的回收，从纯水的制备到污水外排的相关利用，可以看到化工生产的许多环节中都有pH值在线分析仪的身影。pH值分析仪对于生产的重要性显著提高。提高pH值的检验检测精度、节约化学品的消耗量、减少员工的劳动强度，pH值分析仪都发挥着显著的功效。本文介绍pH值分析仪的系统构成、pH值测量的原理、给出仪表安装与注意事项。

关键词：pH值分析仪;构成;原理;在线检测

当前的环保工程发展越发成熟，诸多国外仪表逐步涌入我国市场，它国外仪表发展技术相对成熟，国内用户接受程度也往往较高。我们的在线pH分析仪所采用的是由美国哈希（Hach）公司所生产的型号为Si792型的pH分析仪。经由笔者对既往学习乃至于实践中的思考，客观总结出心得以及经验。而此经验乃至体会恰可弥补生产厂家在其所提供的些许资料中缺乏的部分，而对于pH分析仪使用者而言，上述又可谓是其必须要掌握的知识与相关注意事项。

1 pH值分析仪的测量原理及其结构

在工业中使用的pH值在线分析仪，其首要监测点是连续的测量工艺流程之中的氢离子浓度，其检测原理为：被测介质中放入不同的两个电极一个为（玻璃电极）工作电极，随着电位溶液中所含氢离子，其浓度所产生的任意变化;另一个电极则具有固定的电位，被称为参比电极（银--氯化银）。溶液中的两个电极共同构成原电池，原电极中原电池产生的电势差若被测量出来，就能显示被测溶液的pH值。近年在实际运用中，pH值在线分析仪所予以应用的大部分为复合电极，而其优势主要体现在安装的便捷性以及更为容易予以标定。对于pH值分析仪测量系统而言，其主要构成为负责发送部分的电极以及负责变送部分的测量，二者共同作用，成功将pH值进行转换，形成直流信号，进而显示并远传。

2 pH值在线分析仪在生产中的应用

以延安石油化工厂轻烃中心生产装置为例， 该装置的所有构成均系美国哈希分析仪表，涵括的有pH值（4套）、ORP（2套）、浓度分析仪表（1套）。在具体的使用与实践中，对于电极而言，我们发现其寿命及其短，仅仅三个月甚至更低，随着设备一并引进的备用电极，不到一年就替换完毕了。经过仔细地观察和研究分析，对于这一问题所产生的原因做出如下分析：

①所用化学介质中通常有游离氯，于其中呈大量的残留，进而使得测量电极呈现出极大的负面影响;②所用化学介质通常以较高的温度存在（80℃左右），而这无疑使次氯酸对于电极液陶瓷芯所造成的强烈腐蚀性进一步增加，并形成反渗透，以至于电极呈现出报废的情况;②电极本身的客观因素，经与别的厂家沟通，对于该类电极，我们进行了更换，以瑞士所产的复合电极予以了更换，型号为：梅特勒--托利多、HA405-DPA，将其放置于含游离氯环境中，并实施测量，结果显示，以介质的差异性进行电极型号的筛选，大量实验证明，使用效果比较好。

在线pH值分析仪在使用中还需要注意以下几点：①以不同工艺中介质所具有的不同压力、温度以及pH值等进行电极类型的选取，以实现更大程度的电极寿命的延长;②对于易于受到电磁场干扰的pH值分析仪，在实际应用中应将其于远离电磁场的位置进行恰当安装;③此外，对于安装操作中，应妥善进行pH值分析仪接地措施，以免后续在测量中出现严重的干扰;④若有特殊的防爆要求，应该选用防爆型pH值分析儀表[1]。

3 pH值分析仪的校准

3.1 pH值分析仪精确度的概念

在使用中，有些同行认为，在生厂厂家所给予的技术相关资料上所标识出的测量精确度既已有如此高的显示，那又何必对分析仪进行校正呢？因在实际的操作中，测量误差若是对资料中所标注的精确度超出时，会下意识认为是分析仪坏了或者是其本身质量有问题。此种想法可谓是对精确度概念的误解。事实是，产品说明所谓的“精确度”，特指的是当传感器处于刚刚清洗后，分析仪亦在刚刚经历过校正的时间节点，其所产生的测量误差。其存在的主要原因可分析为：分析仪本身即客观存在着的稳定性以及线性度所体现出的误差。前者指水样、温度均未有任意变化的情况下，其读数在较短时间区间所表现出的一定幅度的变化;后者则指的是在对分析仪进行重新校正前所获取的电压信号，与其pH值之间所呈现出的线性关系，但这一数据在现实中往往存在一定偏差，故称为线性度误差。对于pH值分析仪来讲，其品质高低一个最为关键的影响因素即线性度。若某台分析仪其所表现出的线性度较低，即提示其线性度误差很大，此种情况下，即便其稳定性具有较高的优势，并且予以很好的传感器配置，但该设备仍不做优选，因其测量值的可靠性值得商榷[2]。

3.2 pH值分析仪的校准

对于pH分析仪而言，若有以下情况发生，需对其进行校准：①在实施安装与投运前，其次为更换电极之后;②在实践中发现存在较大的工艺参数偏差;③按三个月到六个月作定期的校准。

对于校准，其具体的操作如下：对几种所需标准溶液予以配制，涵括有pH值4、7、9溶液，取标准试剂，并将之于纯水中进行一定量的添加，实施摇匀操作，以使之达充分溶解状。若所预测的介质，其所具有的pH值低于4，则取pH值4、7标准溶液实施校准操作，同时将此温度下所获取标准溶液pH值为依据，行以校准。经电极经由流通池实施取出，以纯水将之进行冲洗，保持干净状态，以滤纸将其吸干，随后于pH值4标准溶液中实施放置，静待变送器予以稳定显示后，经由变送器自动或是手动按键实施零点校准。将电极再次取出，施以纯水冲净，依然用滤纸吸干水分，置之于pH值7溶液中，所用校准值为pH值自动校准点。随后循同法，对pH值高于7被测溶液实施校准，所取校准点为pH值7、9标准溶液。在完成校准工作周，将其放入被测介质流通池里。

其他的校正方法还有一些，在此推荐四种校正的方法：两点与单点缓冲液法、两点与单点样品校正法。考虑电压信号保持着与pH值的线性关系，故对于其之间对应关系的重新建立，即可谓是对直线截距抑或是斜率的一种重新界定。然而实际上，无论是单点缓冲液校正，还是说单点样品校正法，二者均不能对原本直线斜率予以改变，其结果自然是离校正点越发的远，测量误差越发的大[3]。

4 pH值分析仪的维护保养

通过几年来的使用，我们得出如下经验：首先是注意定期清洗电极。根据实际电极污染的程度 ，用户需要对电极进行定期清洗 ，较轻度的污染可以用表面活性剂进行清洗;比较重度的污染可以使用浓度分数为10%的稀盐酸和饱和硫脲的混合物实施清洗;响应迟缓的pH值电极再生时，可用HNO3和NH4F的混合物进行清洗。其次若所处的环境，其介质对其的影响较大，需定期对电极进行再生，并采用交替循环使用法，以使之保持较长的寿命周期。第三，强化巡检，对变送器是否呈现正常的显示有所掌握，涵括有无错误代码的异常显示、变送器是否保持着完好的密封性、其设备接线端口是否保持着完好性、是否有锈蚀的情况，以及绝缘是否保持良好状态等。第四，应定期施以校准工作，使用标准液进行，以使测量结果保持其准确性。五是要保持电极插头以及导线的干燥，防止潮湿造成的输入阻抗降低，以免增加误差率。

5 结语

结合我们的实际使用情况，分析可知，梅特勒--托利多产品性能及效果均呈较好显示，pH值分析系统检测精度高，能实时在线监控pH值的变化情况，节约人力与化工品消耗量，能满足在线检测，从而可使工人劳动强度在一定程度上有所减轻，对于生产效益提升这一目标可予以实现。其在连续检测场所依然适用，无论是固定场所，或是在防爆场所（需加装防爆防护箱），均可使用，同时其安装方式亦较为简单，对于检测的及时性、精确度均有很大程度上的提升，所具实际应用价值颇高。

参考文献：

[1]高扬.浅析在线分析仪表的特点及实际应用[J].纯碱工业，2017（03）：37-39.

[2]于非.在线pH分析仪表在电厂水处理中的应用与研究[J].中国科技信息，2019（14）：165-166.

[3]邓光南.在线pH分析仪在电厂水处理中的应用与研究[J].工业水处理，2018，29（02）：68-70.