16
15800931558
當前位置：首頁>>技術(shù)中心>>技術(shù)文章>>選礦廠中對于工業(yè)在線PH計的應(yīng)用
在線溝通： 漆先生 （經(jīng)理）
選礦廠中對于工業(yè)在線PH計的應(yīng)用閱讀：2712發(fā)布時間：2016-4-14
浮選礦漿pH值在線檢測一直是困擾選礦過程的難題,。用好pH計，關(guān)鍵是合理的選型,、適當?shù)陌惭b和精心的維護,。深圳市品高檢測還給您介紹pH計在某選礦廠的應(yīng)用和具體的技術(shù)措施，該方法效果好,，對其他類似的浮選作業(yè)具有通用性P浮選礦漿的pH值是選礦過程很重要的因素,， 關(guān)系到選礦指標的好壞。要在選礦中用好pH計,，就必須了解pH計的原理,、 結(jié)構(gòu)、選型,、維護等,，并根據(jù)選礦現(xiàn)場情況采取合理的措施。
1 pH值測量的基本原理 用于確定化學反應(yīng)過程的zui熟悉zui古老的零電流測量方法恐怕就是pH測量,。一般來講,，pH測 量就是用來確定某種溶液的酸堿度,。即使化學純水 也有微量被離解，其電離方程式為： H2O H2O=H3O一 OH一 (1) 由于水只有極少量被離解,，離子的克分子濃度一般為負冪指數(shù) 為了免于用克分子濃度負冪指數(shù) 進行運算,，生物學家澤倫森(Soernsen)在1 909年 建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替，并定義為 “ pH值”,。數(shù)學上定義pH值為氫離子濃度的常用 對數(shù)的負值,。即： pH=一log[H ] (2) 由于離子積對溫度的依賴性很強，對于過程控 制的pH值,，必須同時知道溶液的溫度特性,，只有在被測介質(zhì)處于相同溫度的情況下才能對其pH值進行比較。為了得到和可重現(xiàn)的pH值,，就要使用電位分析法來進行pH值測量,。 電位分析法所用的電極被稱為原電池。此電池 的電壓被稱為電動勢(EMF),。此電動勢(EMF) 由2個半電池構(gòu)成,。其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān),；另一個半電 池為參比半電池,，通常稱作參比電極，它一般是與 測量溶液相通,，并且與測量儀表相連,。標準氫電極是所有電位測量的參比點。標準氫電極是一根鉑 絲,，用電解的方法鍍(涂覆)上氯化鉑,，并且在四周充人氫氣構(gòu)成的。 zui熟悉也是zui常用的pH指示電極是玻璃電極,。它是一支端部吹制上對于pH敏感的玻璃膜的 玻璃管,。管內(nèi)充填有含飽和AgCI的KCI緩沖溶液， 其pH值為7,。存在于玻璃膜二面的反映pH值的 電位差,，此電位差遵循能斯特公式： E=Eo 。1n [H3oq (3) n,?！?式中：E一電位；E 電極的標準電壓,；R — 氣體常數(shù),；T一開氏溫度；F一法拉第常 數(shù),；N 一被測離子的化合價,； [H O ]一H O 離子的活度。 由上式可見,，電位E與H O 離子活度,、溫度 存在一定的關(guān)系，在一定溫度下,，測量電位E即可算 出ln [H O ](轉(zhuǎn)換為一log[H O ]即得pH),，這 就是pH檢測的基本原理。 在能斯特公式中,，溫度“ ’作為變量起很大 作用,。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大,。對于每1℃的溫度變大,，將引起電位0。2 mV／pH變化,。 用pH值來表示,，則每I~C每lpH變化0。0033pH 值,。這也就是說：對于20～30~C和7pH左右的測量 來講,，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度大 于30~C或小于20℃和pH值大于8或小于6的應(yīng)用 場合則必須對溫度變化進行補償,。 2 pH計的原理結(jié)構(gòu) pH值zui早是采用電位計測量電極電位的方法來測量,，它是一種用準確已知的標準電位來平衡 未知電位的零指示儀器。受電位計靈敏度的限制,， 普通電位計*不適用于帶有薄膜體系的電位測量,，這種pH值測量使用很不方便。20世紀六七十 年代,，隨著半導體技術(shù)的發(fā)展,，在很多電子技術(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域里晶體管逐步代替電子管，大大減小了電子儀器的體積和功耗,。但由于晶體管是電流控 制器件,，其輸入阻抗遠比電子管的輸入阻抗低， 因此只有在變?nèi)荻壒艹霈F(xiàn)后才有了全晶體管的 pH電位儀,。20世紀70年代中后期,，出現(xiàn)了以微處理器為核心的智能pH檢測儀。用軟件實現(xiàn)電極 信號的計算處理和pH值的溫度補償,，對pH值進行特征化處理以克服pH值測量*的非線性,。儀 表檢測精度大大提高，功能更為豐富,，可以適應(yīng)較 寬的溫度范圍,。 目前幾乎所有的工業(yè)pH值儀表都是智能型的,。智能型pH值檢測儀表是以單片機為核心，采 用大規(guī)模集成電路芯片對電極信號和溫度信號進行 處理,，處理后的信號送入單片機進行計算處理,。 pH值檢測儀表是以(式3)的公式為理論依據(jù)進 行開發(fā)的，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。由于以單片 機為核心,，可以進行復雜的計算，數(shù)據(jù)處理非常方便,，檢測精度大為提高,，儀表的體積更小，性能更 為可靠,。 3 測量電極及其選擇方法 3,。1 銻測量電極 銻測量電極是一種純銻活性表面的半金屬。電極的銻觸點發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生一個氫氧化層,。銻電極之所以能像其它電極一樣可響應(yīng)pH,，正因為這個氧化層能感應(yīng)pH。但是銻電極不如玻璃或離子 敏感場效應(yīng)晶體管(ISFET)電極測量,，因為 它對pH和溫度響應(yīng)是非線性的,。它的標準溫度限 制在0～80~C，標準pH范圍在2～11,。氧化或變形 反應(yīng)會打斷銻電極測量,。例如因氯或亞硫酸鹽存在引起的氧化或變形。因為銻觸點會對可能的氧化或變形響應(yīng),。 現(xiàn)在銻電極已經(jīng)很少被用于pH測量了,，只有在含氫氟酸溶液的工藝過程中才用到。因為pH 值≤4的氫氟酸溶液會迅速損壞玻璃或離子敏感場效應(yīng)晶體管(ISFET)電極,。但是銻電極在氫氟酸 溶液中使用也是有限的,，因為pH值≤2時測量結(jié)果很難達到。 3,。2 玻璃測量電極 玻璃測量電極包括一個特殊機理玻璃,，它可發(fā)出隨pH變化的m號。玻璃電極通常對pH值 在1至12范圍間能夠作出非常線性mV響應(yīng),。玻璃電極的生產(chǎn)廠商一般會提供不同厚度的電極以適合 各種溫度條件,。例如溫度在0～80~C，或20～110~(2 適用的玻璃電極,。即便如此,，厚玻璃電極也依然易碎，很容易破裂或斷掉。 在pH≥11的溶液中使用玻璃電極會產(chǎn)生鈉誤 差,，這是因為相比氫濃度低的溶液,，通常玻璃電極 更易響應(yīng)鈉濃度高的溶液。其它溶液,，如鉀,，也容 易造成這種反應(yīng)。pH測量讀數(shù)低于真實值一般出現(xiàn)在pH在0,。1～0。3時,。高pH值溶液還會腐蝕電 極,。高溫且高pH值的溶液會影響玻璃電極對pH 的響應(yīng)和縮短玻璃電極的使用壽命。較厚的玻璃電 極用于高pH值和高溫溶液中,。 相反,，在低pH值溶液中，如pH≤1時,，玻璃 電極會產(chǎn)生酸誤差,。因為溶液中，酸和水的比值 高,，玻璃膜和電極響應(yīng)都會受到影響,。除此之外， 酸濃度高的溶液有可能影響精度的情況,，還要注意 氫氟酸會腐蝕并zui終損壞玻璃電極,。一個普遍的規(guī) 律是氫氟酸或pH≤4的溶液會縮短玻璃電極的壽命。更確切的說法是玻璃電極在10 mol／L氫氟酸 中測量不穩(wěn)定,，且會被腐蝕,。相比玻璃電極，銻測 量電極的抗氫氟酸腐蝕性要強很多,。 3,。3 離子敏感場效應(yīng)晶體管「ISFET)測量電極 從20世紀70年代開始，離子敏感場效應(yīng)晶體 管(ISFET)測量電極就被用作傳感器,，但是僅僅到 zui近才被應(yīng)用于工業(yè)測量中,。主要原因是之前離子 敏感場效應(yīng)晶體管(ISFET)電極的設(shè)計經(jīng)常產(chǎn)生 測量誤差，并且需要每天頻繁標定,。用于傳感pH 的離子敏感場效應(yīng)晶體管同傳統(tǒng)場效應(yīng)晶體管 (FET)類似,，只是在金屬閘門位置多裝一個氫敏 絕緣體。這個絕緣體對pH的響應(yīng)與玻璃電極響應(yīng) 原理相I司,。 離子敏感場效應(yīng)晶體管pH測量電有許多 優(yōu)于玻璃或銻電極的性能,。與玻璃電極相比，它無 鈉誤差，而且在低pH值的溶液中酸誤差也遠小于 玻璃電極,。氧化／變形反應(yīng)也不會打斷離子敏感場 效應(yīng)晶體管對pH響應(yīng),。事實上，到目前為止沒有 發(fā)現(xiàn)它會被任何情況打斷,。離子敏感場效應(yīng)晶體管 電極可以對從pH 0—14作出正確的線性mV響應(yīng),。 而玻璃電極卻只能在pH l l2范圍，銻電極也只 能在pH 2一ll值范圍作出響應(yīng),。此外,，它本質(zhì)非常堅固，而玻璃電極卻很易碎,。 在許多測量環(huán)境中,，離子敏感場效應(yīng)晶體管 PH電極都比銻或玻璃電極不易受到化學腐蝕，或探頭被污染,，以及一般性損壞,。然而， 目前的設(shè)計 仍然存在缺陷,。它比玻璃電極受到高溫腐蝕性溶液 更迅速,，盡管它比玻璃或銻電極更能夠保持測量精 度。氫氟酸也會很快損壞它,。此外,，一些化學腐蝕 事實上對離子敏感場效應(yīng)晶體管電極的腐蝕要比對 玻璃或銻電極的嚴重 4 pH計在浮選礦漿檢測的應(yīng)用由上述介紹知道，pH計主要由處理器,、pH電 極,、熱電阻等3大部分組成。目前pH計的處理器 技術(shù)相當成熟,，一般不會有問題,。傳感器部分的溫 度測量元件其表面經(jīng)過特殊處理，帶有護套,，性能甚為可靠,。pH電極由于必須與測量溶液接觸，zui 容易受到干擾甚至破壞,，因此pH電極的保護和有 效的使用,，是提高pH計精度和性能zui為關(guān)鍵的環(huán) 節(jié)。提高pH計對礦漿檢測的精度和可靠性的解決 辦法概括起來主要有： (1)改進pH計產(chǎn)品,，使其 適應(yīng)浮選礦漿環(huán)境,； (2)改善pH電極應(yīng)用條件， 使其適應(yīng)pH計的要求,。顯然,，改進pH計產(chǎn)品不 是應(yīng)用者所能解決的，一般采用改善pH電極應(yīng)用 條件使其適應(yīng)pH計的要求的辦法。 云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司大坪選廠是處理 鋅,、錫,、銅等多金屬的選礦廠，流程復雜,，pH值 檢測點多,，礦漿中不僅含有固體顆粒、氣泡,，而且 含有S032一,、石灰等；這些因素對pH電極都是不利 的,，浮選礦漿中含有大量的氣泡,，氣泡黏附于電極 后，會嚴重惡化電極的測量效果,。礦漿pH值通過 調(diào)節(jié)石灰添加，工藝要求將礦漿pH值控制在l0 左右,。由于礦漿中含有SO2,。，不宜使用銻電極,。 離子敏感場效應(yīng)晶體管(ISFET)測量電極雖然性 能*,，但價格較高，設(shè)計上還存在一些缺陷,，國 內(nèi)應(yīng)用很少,，對于需要頻繁更換電極的場合，成本 難以接受,。因此,，本文采用zui為常用的玻璃電極。 為了避免氣泡和礦漿顆粒黏附電極,，對pH值的檢測帶來不利,，筆者提出了如圖2所示的解決方案。 本方案可以去除礦漿中氣泡,，使礦粒沉淀下來,，讓pH電極在近似溶液的環(huán)境進行測量，可提高pH 計的檢測精度和穩(wěn)定性,。 圖2對pH值的檢測是周期性間斷進行的,。測量工作過程為： (1) 自動打開礦漿采樣電磁閥， 讓礦漿流人樣品筒,，lOs后關(guān)閉,； (2)靜止15s， 由PLC對測量數(shù)據(jù)進行采樣和濾波處理； (3)3min 周期后,，自動打開排放電磁閥,，約lOs后打開沖洗電磁閥，沖洗5s后關(guān)閉沖洗電磁閥,，延時lOs后關(guān) 閉排放電磁閥,。整個過程由PLC自動控制，在采樣和制樣過程中,，控制系統(tǒng)自動鎖存之前的測量數(shù)據(jù),，停止過程控制，直到恢復正常的測量,。 5 pH計的使用及維護 5,。1 pH計使用注意事項 (1)玻璃電極插座應(yīng)保持干燥、清潔,，嚴禁接 觸酸霧,、鹽霧等有害氣體，嚴禁沾上水溶液,，保證 儀器的高輸入阻抗,。 (2)不進行測量時，應(yīng)將輸入短路,，以免損壞儀器,。 (3)新電極或久置不用 的電極在使用前，必須在蒸餾水中浸泡數(shù)小時,。使電極不對稱電位降低達到穩(wěn)定,，降低電極內(nèi)阻。 (4)測量時,， 電極球泡應(yīng)全部浸入被測溶液中,。 (5)使用時，應(yīng)使內(nèi)參比電極浸在內(nèi)參比溶液中,， 不要讓內(nèi)參比溶液倒向電極帽一端,，使內(nèi)參比懸 空。 (6)使用時,，應(yīng)拔去參比電極電解液加液VI 的橡皮塞,，以使參比電解液(鹽橋)借重力作用維 持一定流速滲透并與被測溶液相通。否則,，會造成 讀數(shù)漂移,。 (7)氯化鉀溶液中應(yīng)該沒有氣泡，以免使測量回路斷開,。 (8)應(yīng)該經(jīng)常添加氯化鉀鹽橋溶液,，保持液面高于銀,，氯化銀絲。 5,。2 pH計的維護 5,。2。1 保養(yǎng) pH玻璃電極的短期貯存,，應(yīng)貯存在pH4的緩 沖溶液中,；需要長期貯存，應(yīng)貯存在pH7的緩沖 溶液中,。 5,。2。2 pH玻璃電極的清洗玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時間加長,?？捎盟穆然蓟蛟硪嚎ノ畚铮缓蠼胝麴s 水一晝夜后繼續(xù)使用,。污染嚴重時,，可用5％氫氟 酸溶液浸10～20rain，立即用水沖洗干凈,，然后浸入0,。IN鹽酸溶液一晝夜后繼續(xù)使用。 5,。2,。3 玻璃電極老化的處理 玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進變化有關(guān),。舊電極響應(yīng)遲緩,，膜電阻高，斜率低,。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層,，經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定 期清除內(nèi)外層膠層,，則電極的壽命幾乎是無限的,。 5。2,。4 參比電極的貯存銀一氯化銀電極的貯存液是飽和氯化鉀溶液,，高濃度氯化鉀溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀，并維持液接界處于工作狀態(tài),。此方法也適用于復合電極的貯存,。 5。2,。5 參比電極的再生參比電極出現(xiàn)的問題絕大多數(shù)是由液接界堵塞引起的,，可用下列方法解決： 1)浸泡液接界：用10％飽和氯化鉀溶液和 90％蒸餾水的混合液,，加熱至60～70~C，將電極浸入約5era,，浸泡20rain至1h,。此法可溶去電部的結(jié)晶。 2)氨浸泡：當液接界被氯化銀堵塞時可用濃 氨水浸除,。具體方法是將電極內(nèi)沖洗凈,，液放空后 浸入氨水中10～20rain，但不要讓氨水進入電極內(nèi)部,。取出電極用蒸餾水洗凈,，重新加入內(nèi)充液后繼續(xù)使用。 3)真空方法：將軟管套住參比電極液接界,，使用水流吸氣泵,，抽吸部分內(nèi)充液穿過液接界，除 去機械堵塞物,。 4)煮沸液接界：銀一氯化銀參比電極的液接界浸入沸水中10～20s,。注意，下一次煮沸前,，應(yīng)將電極冷卻到室溫,。 5)當以上方法均無效時，可采用砂紙研磨的機械方法去除堵塞,。此法可能會使研磨下的砂粒塞入液接界,，造成*性堵塞。 在線ph計 實驗室溶解氧儀 在線溶氧儀價格 工業(yè)溶氧儀價格 6 結(jié)語 浮選礦漿含有大量的氣泡和礦粒,，含有一些對電極測量不利的成分,，要用好pH計，除了合理的選型外,，還需要為pH計創(chuàng)造良好的測量環(huán)境,，根 據(jù)現(xiàn)場情況采取正確的技術(shù)措施，同時對pH計進行及時和正確的維護,。pH計自動清洗器是目前用于清洗pH電極污染和結(jié)垢的裝置,，在一些應(yīng)用場合效果比較明顯，但價格昂貴,。對于選礦過程浮選 這樣的環(huán)境,，由于礦漿中含有大量的氣泡，氣泡隨時黏附于電極上,，即便采用自動清洗器,，pH計的檢測效果也不好。本文介紹的技術(shù)方法雖然不是連 續(xù)地測量浮選槽礦漿的pH值,，但精度高,、穩(wěn)定性好,、維護量少、便于實現(xiàn),，能滿足該廠浮選生產(chǎn)的 要求,。對于其他類似的浮選作業(yè)同樣具有通用性。
上海三本環(huán)?？萍加邢薰局鳡I產(chǎn)品：一體化PH計-一體化防爆PH計
化工儀器網(wǎng) 設(shè)計制作,，未經(jīng)允許翻錄必究.Copyright(C) http://sorrent.com.cn, All rights reserved.
以上信息由企業(yè)自行提供，信息內(nèi)容的真實性,、準確性和合法性由相關(guān)企業(yè)負責,，化工儀器網(wǎng)對此不承擔任何保證責任。 溫馨提示：為規(guī)避購買風險,，建議您在購買產(chǎn)品前務(wù)必確認供應(yīng)商資質(zhì)及產(chǎn)品質(zhì)量,。 |
