“百毒不侵”的pH電極,重裝上陣!
唐貞觀十七年(公元643年),直言敢諫的魏征病死了; 唐太宗很難過,流著淚說:
夫以銅為鏡,可以正衣冠;
以史為鏡,可以知興替;
以人為鏡,可以明得失。
pH 分析儀于過程控制,可謂是"銅"、是"史"、是 "人",可以正工藝,知風險,明效益。因此,精確測量pH對現代化生產工藝至關重要。
No.1 pH測量方法
測量pH值的測量工具,需要對溶液中決定pH值的H+敏感(圖1:E3); 目前使用最廣泛的是對氫離子敏感的玻璃pH測量電極,通過電勢差E4(圖1)反應溶液中H+的活度。
但是,僅單獨通過觀察H+敏感電極的電位無法提供完整準確的信息; 因此, 需要一支參比電極,該參比傳感器為pH傳感器提供參比信號或電位,計算這兩支電極之間的差值,確定被測溶液的pH值。
圖1:pH復合電極的關鍵部位·
E1 參比導出系統的電位
E2 隔膜或擴散電位
E3 與pH相關的電位(外層敏感膜)
E4 玻璃膜不對稱電位
E5 與pH相關的電位(內表面電位)
E6 內參比導出線電位
No.2 參比電極要求
參比電極必須對溶液中氫離子活度無響應,具有已知和恒定的電極電位。
參比電極種類有氫電極、硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種,最常用的是銀/氯化銀(Ag | AgCl | KCl溶液)電極。
參比電極在測量電池中的作用是提供并保持一個固定的參比電勢,因此對參比電極的要求是電勢穩定、重現,溫度系數小,有電流通過時極化電勢小,不易受外界環境的影響。
No.3 困惑:參比中毒
對傳統pH電極而言,過程溶液中的某些離子有時會穿過隔膜孔進入參比腔,與參比液或參比電極元件發生反應,引發暫時或持久性的參比電極損害,導致參比電極中毒。
氯堿過程中的測量環境就非常惡劣,非常容易導致傳統pH參比電極中毒,特別是電解槽的陽極側測量點,氯化鈉鹽水含有游離氯, ClO-等能與參比液中氯化鉀反應生成沉淀物,這些沉淀物往往沉積在玻璃電極的隔膜上,導致隔膜堵塞造成測量不穩定和漂移;同時,這些離子也能夠“逆流而上” , 通過隔膜孔擴散至參比電極內,并侵蝕參比系統,導致pH測量值不準確,并縮短傳感器使用壽命。
表:電解質溶解度
No.4 曙光:“百毒不侵”的參比系統
圖2:InPro4850i pH傳感器
梅特勒-托利多InPro4850i pH傳感器, 采用雙敏感膜設計。
雙膜設計工作原理
雙敏感膜pH電極與傳統型pH電極之間測量技術的主要區別在于鈉參比 (pNa) 系統,參比電極使用對鈉離子敏感的玻璃膜,該敏感膜對于過程介質中的鈉離子非常敏感,以鹽水中的鈉離子溶液作為參比。
pNa參比系統(圖3)為密封系統、無隔膜,因此,氧化劑不會進入電極從而腐蝕參比系統、也不會有參比液和測量溶液的反應;非常適合氯堿過程鹽水pH的測量。
圖3:雙膜pH電極結構
InPro4850i 傳感器獨立玻璃膜解析
?第一個玻璃膜是參比電極:采用對鈉離子敏感的玻璃膜,由于氯堿電解槽中的鈉濃度相對穩定,因此 InPro4850i 可使用鹽水作為參比。
?第二個玻璃膜是測量電極:對pH值敏感,其測量原理與大多數 pH電極上玻璃膜相同。通過測量兩種玻璃膜之間的電位差,可精確測定溶液的pH值。
?特有功能:InPro4850i pH電極可同時測量ORP,側面設計鉑金貼片,提供氯堿工藝中非常重要的ORP測量參數,節省企業購買、安裝成本。
鈉離子參比系統采用密封設計:沒有隔膜,從而避免了傳感器堵塞或中毒的可能性,因此無需經常性的清潔與校準。大大延長電極使用壽命、提高測量精度、減少維護成本。
No.5 智能電極管理系統(ISM)
梅特勒-托利多InPro4850i pH傳感器, 具有智能電極管理功能;
數字信號,確保100%信號完整性,完全沒有電氣干擾和信號失真,確保穩定精確測量。
ISM智能傳感器管理技術,即插即測,且可通過傳感器自身診斷信息進行預防性維護。
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