pH 計(jì)在電石渣漿水回收處理中的應(yīng)用

趙學(xué)霞，周紅燕

（天偉化工有限公司，新疆 石河子832000）

在以原鹽與電石作為原料生產(chǎn)氯堿產(chǎn)品的過(guò)程中，中間產(chǎn)品非常多，電石渣是電石法乙炔生產(chǎn)中由電石（CaC2）與水反應(yīng)生成的廢渣。電石渣漿的污水問(wèn)題隨著環(huán)保力度的加大已經(jīng)備受關(guān)注，同時(shí)電石渣漿上清液也是綠色循環(huán)生產(chǎn)鏈的一部分。為了得到電石渣漿水中相關(guān)工藝指標(biāo)，常常遇到需要檢測(cè)溶液的酸堿度，在分析類(lèi)儀表中，測(cè)量溶液酸、堿濃度指標(biāo)的最佳選擇大多以工業(yè)化pH 計(jì)為首選，pH 計(jì)示值的大小直接參與生產(chǎn)工藝指標(biāo)的關(guān)鍵工序控制中，所以其示數(shù)的準(zhǔn)確與偏差程度將嚴(yán)重影響生產(chǎn)與安全。

1 pH 計(jì)基本工作原理

pH 計(jì)測(cè)量酸堿度的工作原理是以溶液中氫離子的濃度為測(cè)量依據(jù)，氫離子濃度大小用相關(guān)參數(shù)的套用算法來(lái)表示pH 值，通常規(guī)定純水在22 ℃時(shí)的pH 值為7。在實(shí)際測(cè)量中，被測(cè)介質(zhì)與測(cè)定兩個(gè)電極之間的相對(duì)電位差進(jìn)行測(cè)定，工作原理見(jiàn)圖1。它由pH 數(shù)顯轉(zhuǎn)換器和pH 傳感器兩部分構(gòu)成，利用對(duì)溶液中有恒定電位的參比電極和pH 值變化敏感的測(cè)量電極所組成的工作電池來(lái)進(jìn)行pH 值的測(cè)定。

圖1 pH計(jì)工作原理

在pH 計(jì)使用中，最重要的就是用于測(cè)量的電極，工業(yè)用的大多有銻電極、甘汞電極、銀-氯化銀電極和玻璃電極，在電石渣污水處理過(guò)程中主要使用以較普遍的玻璃電極為主，玻璃電極在測(cè)量被測(cè)介質(zhì)時(shí)，與溶液接觸較為緊密，因此溫度的變化及自動(dòng)溫差補(bǔ)償十分重要。

2 電石生產(chǎn)中在線pH 計(jì)的特點(diǎn)

電石渣漿處理生產(chǎn)線中的在線pH 計(jì)是一種高智能化在線連續(xù)監(jiān)測(cè)分析類(lèi)儀表，在電石、電力、環(huán)保、醫(yī)藥和食品等行業(yè)中各種水質(zhì)的pH 值連續(xù)監(jiān)測(cè)中使用極為普遍，除了具有一般pH 計(jì)所有的功能外，還具有通訊接口豐富的特點(diǎn)，同是選配pH 值和溫度值轉(zhuǎn)換為4～20 mA 電流雙輸出，1 個(gè)探頭，同是1 臺(tái)儀表，既可以傳輸溫度，又可以傳輸主要測(cè)量參數(shù)pH 值，同時(shí)帶有無(wú)線模塊的相關(guān)輸出設(shè)置，在現(xiàn)場(chǎng)連接通訊電纜不方便的場(chǎng)所，適合采集較分散的采集點(diǎn)pH 值信息，避免了同一測(cè)量位置安裝多臺(tái)設(shè)備，加強(qiáng)了可靠性，同時(shí)降低了儀器成本。

3 使用中常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

3.1 技術(shù)參數(shù)的選擇

在pH 值測(cè)定量程的選擇、分辨率要求、溫度、電位值、被測(cè)水樣pH 值范圍、自動(dòng)溫度補(bǔ)償范圍、通訊接口等，對(duì)這些參數(shù)的選擇極為重要，應(yīng)該盡量選擇玻璃電極允用測(cè)量范圍內(nèi)，因?yàn)椴Ａщ姌O在測(cè)量pH 值小于2 和pH 值大于9 時(shí)，其線性特性不完善，pH 值會(huì)因電極的電位偏高而造成pH 值偏低，另外，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，會(huì)引起pH 計(jì)電極的損壞及中毒，所以參數(shù)的選擇十分重要。

一般地，在污水處理pH 電極的選擇中，pH 計(jì)測(cè)量范圍多為0～14.00，分辨率選擇0.01 pH，自動(dòng)溫度補(bǔ)償以25 ℃基準(zhǔn)，溫度測(cè)量范圍0～99.9 ℃，分辨率選擇0.1 ℃，電位值為±1 999 mV，分辨率選擇1 mV。這些關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的選擇極為重要，直接影響到pH計(jì)測(cè)量的精確程度。

3.2 技術(shù)參數(shù)的設(shè)置

電石渣漿處理生產(chǎn)線中在線pH 計(jì)大多采用LED 顯示模塊，具有五大功能鍵，可以完成此分析儀表的所有操作設(shè)置。在測(cè)量狀態(tài)時(shí)，有實(shí)時(shí)的pH 值顯示，有“HI”高限報(bào)警與“LI”低限報(bào)警，隨時(shí)了解生產(chǎn)狀況。在進(jìn)入?yún)?shù)菜單進(jìn)行選擇性設(shè)置時(shí)，可以進(jìn)行所有信息及參數(shù)的查詢(xún)及修改，選擇“MENU”主菜單鍵，進(jìn)行各參數(shù)之間的設(shè)置，設(shè)置中，需要進(jìn)行溫度設(shè)置SET、報(bào)警上限HH、報(bào)警下限LL、輸出上限OH、輸出下限OL、電極零點(diǎn)EO、電極斜率SLP的設(shè)置等，相關(guān)設(shè)置應(yīng)保證精確無(wú)誤，否則會(huì)影響pH 電極的使用。

3.3 pH 電極的標(biāo)定

由于每支pH 電極的零電位不完全相同，電極對(duì)溶液pH 值的轉(zhuǎn)換系數(shù)即斜率，不能做到每一支測(cè)量到精確理論值，存在或多或少的精確誤差，并且電極在使用過(guò)程中，隨著使用次數(shù)與期限的使用，會(huì)產(chǎn)生老化現(xiàn)象。這就需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定溶液進(jìn)行電極實(shí)際的零電位的EO 與斜率K 值的“標(biāo)定”。通常地，電石污水處理在線pH 計(jì)在使用中，有兩點(diǎn)標(biāo)定與標(biāo)液一點(diǎn)標(biāo)定兩種方式。一般地，首次使用過(guò)程中，必須使用一點(diǎn)標(biāo)定，在使用過(guò)程，因?yàn)閷?duì)精度要求較高，通常使用兩點(diǎn)標(biāo)定。標(biāo)定過(guò)程中，需要進(jìn)行主菜單的選擇及設(shè)置，必須等待電位差mV 數(shù)穩(wěn)定幾分鐘后，再進(jìn)行標(biāo)定。另外，污水處理中在線智能化pH 計(jì)也具有自動(dòng)判別標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的功能，LED 屏幕上會(huì)出現(xiàn)提示信息，在每次標(biāo)定前，先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)離子水沖洗，注意操作程序及步驟，以確保標(biāo)定的準(zhǔn)確性。

3.4 一般故障查詢(xún)及處理

當(dāng)pH 計(jì)在檢測(cè)中出現(xiàn)一些提示信息時(shí)，必須盡快解決及處理。比如輔助代碼“E-H”表示越界。主要是因?yàn)殡姌O不在溶液中時(shí)，電極未檢測(cè)至被測(cè)介質(zhì)，通常的解決方法是，盡快將電極放置入被測(cè)量介質(zhì)中，此時(shí)代碼將在電極浸入消失，同時(shí)也有可能試樣越界，此時(shí)需要用緩沖液進(jìn)行系統(tǒng)的檢查或用新的緩沖劑重新進(jìn)行標(biāo)定，并可對(duì)電極進(jìn)行檢查。

輔助代碼“E-20”故障。比如輔助代碼“E-20”表示標(biāo)定錯(cuò)誤，這時(shí)與緩沖液的平均標(biāo)定值相比，測(cè)量的電極電壓的誤差較大。此時(shí)需要核實(shí)緩沖劑溶液為pH4.00、6.86 或9.18，并重新用緩沖液進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)步驟對(duì)電極進(jìn)行清洗。

報(bào)警滯后的撤消。電石生產(chǎn)中在線pH 計(jì)一般將報(bào)警繼電器的觸點(diǎn)與相應(yīng)控制器相連，在組成一個(gè)小控制系統(tǒng)時(shí)，為了避免在報(bào)警點(diǎn)附近的相關(guān)部件發(fā)生偏差與誤差，二次儀表一般采用滯后撤消方法，將達(dá)到預(yù)設(shè)的報(bào)警上下限時(shí)，報(bào)警不會(huì)很快消失，直到新的數(shù)據(jù)上升或下降一個(gè)△pH（一般為0.05 pH）時(shí)，報(bào)警會(huì)自動(dòng)消除。

3.5 注意事項(xiàng)與維護(hù)維修

一般電石渣漿處理生產(chǎn)線中用的智能化pH 計(jì)的二次儀表不需要日常維護(hù)，在出現(xiàn)明顯故障時(shí)，合理解決會(huì)延長(zhǎng)pH 計(jì)使用壽命。儀器顯示異常時(shí)，啟動(dòng)電源后，如果發(fā)現(xiàn)儀器仍無(wú)法正常顯示，應(yīng)立即檢查電源的完好性，同時(shí)確定電纜連接正確無(wú)誤，電極應(yīng)合理清洗，確保不受污染，同時(shí)在停水期間，應(yīng)確保電極浸泡在被測(cè)量介質(zhì)中，因?yàn)轭l繁取出，會(huì)縮短電極的使用壽命。在電極使用一段時(shí)期后，需要定期活化電極，將電極拆下同時(shí)更換另一套電極使用，如此交替使用可以延長(zhǎng)電極的使用壽命，更換周期一般應(yīng)按一兩個(gè)月的使用周期計(jì)。所以pH 計(jì)測(cè)量的正確與否，在很大程度上取決于電極是否進(jìn)行了正確維護(hù)與保養(yǎng)。

4 投用后效果分析

電石渣漿處理生產(chǎn)線水處理過(guò)程中，智能在線pH 計(jì)作為連續(xù)檢測(cè)介質(zhì)酸堿度的儀器，往往用于工藝中的連續(xù)測(cè)量與監(jiān)控，其指標(biāo)的測(cè)量及精確度的選擇更是重中之中。電石渣漿污水處理工業(yè)在線pH計(jì)在測(cè)量與監(jiān)控介質(zhì)酸堿度，大多數(shù)反應(yīng)是在液相中進(jìn)行，產(chǎn)品及生產(chǎn)中的中間產(chǎn)物酸堿度是影響生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的重要因素，同時(shí)也是生產(chǎn)管控的報(bào)警儀與管控儀。在穩(wěn)定性工藝過(guò)程控制、降低原料消耗與流失、提高中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品可控質(zhì)量、減少設(shè)備腐蝕等起著重要作用。

5 結(jié)語(yǔ)

電石渣漿處理生產(chǎn)線中大多數(shù)pH 計(jì)因采用微處理技術(shù)、速度比較快、精度相對(duì)較高，因此其性能比較穩(wěn)定。但在日常使用過(guò)程中也會(huì)因維護(hù)或使用不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或精度誤差，隨著先進(jìn)的分光技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、微處理器等高科技的發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用，分析類(lèi)儀器所要求的性能指標(biāo)也在不斷提高，并逐漸朝向自動(dòng)化、智能化、高速化等方向發(fā)展，未來(lái)將為電石生產(chǎn)帶來(lái)更好的便利。