Контроль и регулирование рн

Величину рН определяют с помощью индикаторных электродов, потенциал которых при погружении в контролируемый раствор или дисперсию зависит от концентрации водородных ионов. Теоретически для этой цели должны применяться водородные электроды - платинированные платиновые электроды, поверхность которых насыщают чистым водородом. Практически используют стеклянные электроды, так как водородные электроды громоздки и для практики непригодны.

Для измерения величины рН (как в лабораторных, так и в производственных условиях) составляют электродную пару (гальванический элемент) из стеклянного и вспомогательного электродов. Типовые конструкции стеклянного и вспомогательного электродов представлены на рис. 36. Активная часть (шарик) стеклянного электрода изготовляется из стеклянного сплава специального состава. Сплав обладает достаточной механической прочностью и химической устойчивостью. Измерения могут выполняться в жестких условиях: при повышенных температурах и давлениях, в вязких средах в присутствии красителей, окислителей и восстановителей, в широком диапазоне рН. При необходимости шарики электродов защищают пластмассовыми экранами.

Из рис. 72, а видно, что потенциал стеклянного электрода измеряется с помощью контактного вкладыша - электрода второго рода. Конструкции контактного вкладыша и вспомогательного электрода обеспечивают постоянные значения их потенциала, независимые от рН среды. Контакт с измеряемой средой и со стеклянным электродом осуществляется с помощью электролитного ключа. Как показано в табл. 12, сопротивление стеклянных электродов может достигать нескольких сотен МОм. В качестве измерительных приборов используют специальные преобразователи с высокоомным входом.

Табл.12

Тип электрода	Пределы измерения рН (при 20±5°С)	Температур-ные пределы, ^0С	Марки-ровка стекла	Сопротив-ление при 20^0С, МОм
Лабораторный
ЭСЛ-11-5-04	0,5-12,6	20-100	УСТ	500 ± 250
ЭСЛ-45-08	0-12	0-4t0	№20	50 ± 40
ЭСЛ-63-07	0-14	25-100	№123	20 ± 200
Производственный
ЭСП-01-14	0-14	25-100	УСТ	500 ± 250
ЭСП-04-14	0-12	0-40	УСТ	500 ± 250

Рис. 72.

Метрологические свойства стеклянного электрода обусловлены водородной функцией, т.е. соответствием потенциала стеклянного электрода (при данном рН) потенциалу водородного электрода.

(49)

где - константа для стеклянного электрода данной конструкции; R - газовая постоянная; Т — термодинамический потенциал; F — число Фарадея; α_н - активность водородных ионов

В начале измерений, а для производственных установок при каждой смене стеклянного электрода или промывке его поверхности от технологических загрязнений, водородная функция R_рН проверяется путем последовательного погружения электрода в два контрольных буферных раствора, например, с рН 4,6 и рН 8,2

(50)

Необходимость контрольной проверки (и соответствующей корректировки преобразователя) обусловлена также составом электродной пары.

Потенциалы электродных пар со стеклянным электродом могут измеряться потенциометрическим или гальванометрическим способом. Практически предпочитают второй способ. Для измерения рН в текстильных объектах достаточна точность порядка ±0,1, полностью обеспечиваемая гальванометрическим способом.

При переходе к измерениям рН в производственных условиях используют специальные датчики проточного или погружного типа, смонтированные в герметических и экранированных корпусах. Соединительные провода также экранированы. Предусмотрена температурная компенсация и возможность работы в экстремальных условиях; для этой цели существуют вспомогательные электроды специальных конструкций.

Лабораторные электроды рассчитаны на измерения в условиях атмосферного давления, производственные - в пределах давлений 0,9-9,81 Н/см². В зависимости от назначения и условий измерений электроды изготовляются из стекол разного химического состава.

Усовершенствована аппаратура для измерения величины рН. Тбилисским НПО „Аналитприбор" выпущен переносный штанговый рН-метр с батарейным питанием ПШП-48, позволяющий контролировать рН в последовательно расположенных ваннах машин в пределах 0-12 с точностью ±0,1 при температурах 5 - 65°С. Аналогичный прибор Portacon-652 фирмы Knik (Швейцария) с цифровым отсчетом можно использовать и для стационарных измерений (путем его укрепления в штативе). Лабораторный рН-метр той жефирмы Portacon-643-l измеряет рН, Eh, температуру (используется термометр, предусмотренный для температурной компенсации). Другая модификация прибора используется для измерений с ион-селективными электродами.

Предусмотрено устройство для автоматической проверки и коррекции водородной функции стеклянных электродов. Для коррекции достаточно погрузить электродную систему последовательно в два буферных раствора с известным рН. Подгонка водородной функции осуществляется в автоматическом режиме. Предусмотрена возможность подключения регистрирующего устройства с широким диапазоном скорости регистрации. Батарея напряжением 9 В обеспечивает работу прибора втечение 250 ч.

Специфика возникновения рН (в частности, наличие буферности) и поддержания его постоянства таковы, что в условиях корректного ведения процесса (и исправности оборудования) достаточно периодически проверять рН в отдельных пробах (например, погружными приборами). Существенно влияет на результаты соблюдение определенных интервалов рН в белении целлюлозных и смешанных материалов пероксидом водорода и хлоритом натрия, при крашении и печатании кубовыми, активными, кислотными и азокрасителями, в специальных видах заключительной отделки. Величина рН меняется при неправильном регулировании концентрации (многокомпонентных) сред, при резких колебаниях ассортимента тканей, при неправильной работе химстанции.

Необходимость непрерывного контроля и регулирования рН с использованием специальной аппаратуры возникает при проведении отдельных процессов, например в операциях промывки тканей на проходных аппаратах (проверка полноты отмывки, регулирование подачи воды), при очистке и повторном использовании сбросных вод, при приготовлении подкрепляющих растворов на химстанциях.

Комплектная установка для непрерывного измерения рН Akvatron-pH выпускается венгерской фирмой MMG Automatik Muwek. Установка предназначена для контроля рН воды после умягчения, очистки и воды, сбрасываемой в канализационную сеть. Используются датчики погружного или проточного типа и электронный преобразователь с входным импедансом 1,5·10¹² Ом. Для температурной компенсации предусмотрены два термометра сопротивления. Измерительным электродом служит стеклянный электрод Radelix-OP-718, электродом сравнения - насыщенный каломельный Radelix-OP-830. Измерения рН выполняются в диапазоне 2-12 сточностью ±0,2. В зависимости от характера объектов измерительная шкала подразделяется на поддиапазоны 2-6, 3-7, 4-8, 5-9, 7-11 или 8-12 рН. Компенсация крутизны характеристики электродной пары (т.е. водородной функции) проводится периодически вручную.

Эта же фирма предлагает для контроля качества воды кондуктометрическую Kondukton-2 и оптическуюNefelon-З установки.

Дочернее предприятие фирмы Zellweger Uster-Polimetron (Швейцария) разработало серию производственных рН-метров с микропроцессорами, например типа 8911. Приборы могут использоваться для контроля и регулирования рН сточных вод и оценки качества промывки в отделочном производстве. В них используются стеклянный и сурьмяный электроды, диапазон измерения 0-14 рН. Температура измеряемой среды -5...+130°С, погрешность измерения ±0,5%. Калибровка осуществляется вручную с помощью буферных растворов и автоматически с двумя любыми буферами в диапазоне 0-14 рН с помощью микрокомпьютера. Предусмотрена возможность изменения крутизны характеристики (мВ/рН), установка нулевой точки (смещение ±2рН); выходы на цифровую и аналоговую индикацию, регулирование по ПИД-законам.

С помощью микрокомпьютера, кроме того, осуществляется преобразование измеренной величины в концентрацию, температурная компенсация и аварийная сигнализация и т.д. Возможно программирование с помощью клавиш и в диалоговом режиме.

Для борьбы с загрязнением электродов фирма применяет механические щеточки, устройства для химического воздействия, или ультразвуковые очистители.

Дата добавления: 2014-01-14