高温溶液的pH值测量

    高温溶液pH值的测量是一个普遍而比较困难的问题,常规的pH测量方法往往不太适合。在离子膜制碱、硝胺生产等工艺中,工艺介质的pH值是一个非常重要的工艺参数,直接参与过程控制,降低能耗,提高产品质量。有些工艺介质的特殊性给测量pH值带来了很大的困难,使一般的pH电极不能够在线长时间的稳定测量,并且电极地寿命很短,给使用厂家造成很大的开支。

    如硝胺生产的中和反应,中和池里的温度一般在100℃以上,压力也较高,而且不允许在被测介质冷却后测量以防结晶堵塞;在离子膜制碱工艺中,被测盐水温度较高同时含有盐酸等强腐蚀物质需采用昂贵的钛冷却器,但也往往由于冷却水不正常使得电极很快损坏。因此解决高温溶液pH值的测量,是一个很现实的问题。

    1　pH测量的问题与难点

    工艺介质的温度对pH电极影响很大,它直接决定了电极的使用寿命和测量的难易程度。高温会加速pH电极玻璃膜的老化,尤其是在强酸或强碱环境中。温度对参比电极影响也非常大,会造成电极零点漂移速度加快以至于电极很快不能使用。通常,在常温下玻璃电极的使用寿命为1~3 a;50~80℃左右为数月;90℃以上为数周。目前虽然有国外不同品牌的高温电极,但价格较高,且使用效果也不很理想。

    对于高温溶液pH值的测量,一般的解决方法是尽可能使电极工作在温度较低的情况下如流通式采用样品冷却器降低介质温度后进行测量。但被测介质冷却效果不佳或不允许冷却时,可采用外延盐桥的方法把参比电极通过盐桥移至常温处进行测量,同时测量电极选用单电极或耐高温金属。

    2　外延盐桥法pH测量的技术方案

    测量原理如图1所示。

    2·1　测量原理

    如图1所示,pH检测器由pH测量罐和参比罐组成,两罐体材料均为不锈钢。两罐之间用连接管连通,构成连通器。连通器由连接管和外延盐桥组成,作用:1)构成离子通路———外延盐桥根据测量介质的不同材料选择有所不同,主要有多孔陶瓷或玻璃棉,可防止被测溶液中杂质进入参比罐,但作为离子通道却畅通无阻。2)温度隔离的作用———测量罐和参比罐之间用管线连接,参比罐溶液平衡温度近似为室温。

    pH测量罐中安装pH测量电极,被测溶液进入此罐进行测量,参比罐加入饱和氯化钾或pH值一定的被测介质(最好pH值等于控制值),由于盐桥溶液和被测溶液基本是同一种溶液,不会产生附加的接液电位。由pH测量电极产生的测量信号,通过连通器和参比罐中的溶液构成的盐桥与参比电极产生的信号构成回路一起送入pH转换器进行处理,完成显示和输出。