基于PLC的铝板基除油液浓度检测与控制方案设计

　　1 碱溶液浓度检测的原理

　　1.1 碱溶液浓度与电导率的关系[2]

　　碱溶液，属于电解质溶液范畴。电解质溶液之所以能导电，是因为溶液中有离子的存在。当电流通过电解质溶液时呈现出与金属一样的电阻Rs，溶液的电导G用其电阻Rs的倒数来表示：

　　从式2中可以看出，当λ、δ为常数时，电导率S就仅是浓度δ的函数，而δ仅决定于溶质的分子量。当溶液浓度较低时，当量电导率λ近似为常数，故电导率 S与浓度χ接近线性关系。

　　但在浓度较高时，电导率与浓度之间会出现非线性或双值关系。这是因为，电解质溶液的离子数量不仅与溶液的浓度有关，还与在该浓度下的电离度有关，当浓度增加到一定数值时，溶液的电离度减小，使离子总数下降，导致电导率下降[3]。

　　碱溶液浓度对电导率的关系曲线，如图1所示。

　　针对NaOH对应的曲线进行分析，可见碱液浓度对电导率值的关系既不是线性的也不是单值的，而是存在如下规律：

　　1)当碱液质量百分比浓度为16%～18%(折合体积浓度约153～166g/L)时，对应曲线出现峰值，说明此时电导率值最大;

　　2)当碱液浓度较低时, 电导率随其浓度的增大而增大;

　　3)当碱液浓度增大到一定值，即约153～166g/L后，随着离子的增加，由于正负离子之间的相互作用加大，互相束缚使得离子运动受阻，从而出现了浓度增大电导率值反而减小的现象[4]。

　　本文的研究对象为体积浓度中心值为 35g/L的碱溶液，折合质量百分比浓度为3%～5%的范围内，从曲线上观察，该范围对应的曲线是单调递增的。

　　值得提出注意的是，温度对电解质溶液的电导率会产生较大的影响，这是因为溶液温度不同，离子的运动速度会有不同。当温度升高时，溶液粘度降低，离子运动速度加快，在电磁场的作用下，离子的定向运动速度也加快，从而使得溶液的电导率值增大;反之，当溶液温度下降时，其电导率值会相应的减小。因此此，在对碱液浓度的控制中，对于液体及环境温度的控制，也是一个十分关键的方面，不容忽视。

　　1.2 碱溶液浓度与比重的关系

　　对于碱溶液、碱的混合液的浓度与比重关系的问题，相关研究通过实验测定与分析，取得了一定的成果。

　　1.2.1 NaOH溶液的比重与浓度的关系

　　通过分析NaOH溶液在20℃时浓度与比重的实测曲线[5]发现，其比重与浓度不是呈严格的线性关系变化，而是呈下列指数关系：

　　1.2.2 NaOH溶液的比重与温度的关系