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工业在线pH计及其在选矿厂中的应用

导读: 浮选矿浆pH值在线检测一直是困扰选矿过程的难题。用好pH计,关键是合理的选型、适当的安装和精心的维护。

  浮选矿浆pH值在线检测一直是困扰选矿过程的难题。用好pH计,关键是合理的选型、适当的安装和精心的维护。深圳市品高检测还给您介绍pH计在某选矿厂的应用和具体的技术措施,该方法效果好,对其他类似的浮选作业具有通用性P浮选矿浆的pH值是选矿过程很重要的因素,关系到选矿指标的好坏。然而,我国大部分选矿厂都没有实现对矿浆pH值的在线检测,矿浆pH值的在线检测一直是困扰我国选矿自动化的难题。从存在的问题来看,主要表现在:电极使用寿命短,误差大,稳定性差,维护量大等。然而,pH值检测技术及产品已比较成熟,在实验室条件下测量效果很好,而很多选矿生产过程的pH值在线检测则难以达到满意的效果,甚至无法正常使用,一些选矿厂对pH值在线检测只能敬而远之,有的干脆用pH试纸代替pH计进行测量。笔者认为,矿浆的pH值在线检测难,除了客观原因外,更多的是应用方对pH计的选型、维护以及技术措施不当。要在选矿中用好pH计,就必须了解pH计的原理、结构、选型、维护等,并根据选矿现场情况采取合理的措施。

  1pH值测量的基本原理

  用于确定化学反应过程的最熟悉最古老的零电流测量方法恐怕就是pH测量。一般来讲,pH测量就是用来确定某种溶液的酸碱度。即使化学纯水也有微量被离解,其电离方程式为:H2O H2O=H3O一 OH一(1)由于水只有极少量被离解,离子的克分子浓度一般为负幂指数为了免于用克分子浓度负幂指数进行运算,生物学家泽伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替,并定义为“pH值”。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数的负值。即:pH=一log[H ](2)由于离子积对温度的依赖性很强,对于过程控制的pH值,必须同时知道溶液的温度特性,只有在被测介质处于相同温度的情况下才能对其pH值进行比较。为了得到精确和可重现的pH值,就要使用电位分析法来进行pH值测量。电位分析法所用的电极被称为原电池。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由2个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是与测量溶液相通,并且与测量仪表相连。标准氢电极是所有电位测量的参比点。标准氢电极是一根铂丝,用电解的方法镀(涂覆)上氯化铂,并且在四周充人氢气构成的。最熟悉也是最常用的pH指示电极是玻璃电极。它是一支端部吹制上对于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有含饱和AgCI的KCI缓冲溶液,其pH值为7。存在于玻璃膜二面的反映pH值的电位差,此电位差遵循能斯特公式:E=Eo .1n[H3oq(3)n。』式中:E一电位;E电极的标准电压;R—气体常数;T一开氏绝对温度;F一法拉第常数;N一被测离子的化合价;[HO ]一HO离子的活度。由上式可见,电位E与HO离子活度、温度存在一定的关系,在一定温度下,测量电位E即可算出ln[HO](转换为一log[HO ]即得pH),这就是pH检测的基本原理。在能斯特公式中,温度“’作为变量起很大作用。随着温度的上升,电位值将随之增大。对于每1℃的温度变大,将引起电位0.2mV/pH变化。用pH值来表示,则每I~C每lpH变化0.0033pH值。这也就是说:对于20~30~C和7pH左右的测量来讲,不需要对温度变化进行补偿;而对于温度大于30~C或小于20℃和pH值大于8或小于6的应用场合则必须对温度变化进行补偿。

  2pH计的原理结构

  pH值最早是采用电位计测量电极电位的方法来测量,它是一种用准确已知的标准电位来平衡未知电位的零指示仪器。受电位计灵敏度的限制,普通电位计完全不适用于带有薄膜体系的电位测量,这种pH值测量使用很不方便。20世纪六七十年代,随着半导体技术的发展,在很多电子技术应用领域里晶体管逐步代替电子管,大大减小了电子仪器的体积和功耗。但由于晶体管是电流控制器件,其输入阻抗远比电子管的输入阻抗低,因此只有在变容二级管出现后才有了全晶体管的pH电位仪。20世纪70年代中后期,出现了以微处理器为核心的智能pH检测仪。用软件实现电极信号的计算处理和pH值的温度补偿,对pH值进行特征化处理以克服pH值测量特有的非线性。仪表检测精度大大提高,功能更为丰富,可以适应较宽的温度范围。目前几乎所有的工业pH值仪表都是智能型的。智能型pH值检测仪表是以单片机为核心,采用大规模集成电路芯片对电极信号和温度信号进行处理,处理后的信号送入单片机进行计算处理。pH值检测仪表是以(式3)的公式为理论依据进行开发的,其原理结构图如图1所示。由于以单片机为核心,可以进行复杂的计算,数据处理非常方便,检测精度大为提高,仪表的体积更小,性能更为可靠。

  3测量电极及其选择方法

  3.1锑测量电极

  锑测量电极是一种纯锑活性表面的半金属。电极的锑触点发生化学反应产生一个氢氧化层。锑电极之所以能像其它电极一样可响应pH,正因为这个氧化层能感应pH。但是锑电极不如玻璃或离子敏感场效应晶体管(ISFET)电极测量精确,因为它对pH和温度响应是非线性的。它的标准温度限制在0~80~C,标准pH范围在2~11。氧化或变形反应会打断锑电极测量。例如因氯或亚硫酸盐存在引起的

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