离子选择性电极测定盐分的研究

离子选择性电极测定盐分的研究

纯碱盐是一个重要的指标。这种高度直接影响产品的质量。如果含量太高，就会形成高碱性产品。如果含量太低，母液就会膨胀。纯碱盐通常控制在0.45%0.7%之间。一般来说，预紧器的洗水流量应该设置在这么高的地方。洗水量大,盐分降低,洗水量小,盐分升高。然而重碱的产出量是波动的,因此需要经常的调节水量来洗碱中的盐分。那么如何检测碱中的盐分含量呢?一般常用2种方法。一种是用化学试验法,用铬酸钾为指示剂,用硝酸银标准溶液直接滴定,直至出现砖红色铬酸银沉淀为止。这种方法很麻烦,因为生产工序是连续的,对操作工和检验员来说就得定时取样做分析,造成取样的间断性和增加劳动强度而且容易出现盐高碱;另一种方法是在电位法的领域里发展起来的一种新的测试工具——离子选择性电极,现将其使用情况作介绍。1离子选择性电极中cd-4-二氢化合物中两相pahs-1电化学分析法属于仪器分析法的一个内容,而离子选择性电极又是电化学分析法中的一个新技术,它和pH分析一样都是运用原电池原理并遵循着能斯特方程式,它可以通过简单的电位测量直接测定溶液中某一离子的活度。我们都知道pH玻璃电极是对H+专属的典型的离子选择性电极。现在国内外生产的离子选择电极已有数10种,可用在测Na+、Ag+、Cu2+等不同的离子,应用离子选择性电极测定离子活度,操作方便,并能进行快速连续的测定,受到分析工作者的关注。我们是测定重碱中含NaCl的浓度,而测出Cl-的含量也就知道NaCl的含量。因此采用氯离子选择性电极和甘汞参比电极来测定盐分含量。离子选择性电极的工作原理是,当含有某种能与溶液中的离子进行交换的物体作成的膜置于被测溶液中,在膜和溶液界面将发生离子交换反应,改变了两相中原有的电荷分布,形成了双电层,产生了电位差,这个电位差与溶液中相应的离子的活度的关系是符合能斯特方程式的,测阳离子的离子选择性电极,其膜电位为ΔΦ=Κ+0.059/n·lga阳离子。对于测阴离子的离子选择性电极其膜电位为ΔΦ=K-0.059/n·lga阴离子。Cl-是阴离子,所以采用ΔΦ=K-0.059/n·lga阴离子的方程式。我们需要控制的Cl-浓度为0.45%~0.7%之间,所以我们将表的刻度范围定为1%~0.1%,从方程式可以看出电位差与lga阴离子成线性关系,所以用百分比划刻度盘是非线性的。先将电位差范围定下来,将1%代入方程式:lga阴离子=0,ΔΦ1=Κ,再将0.1%代入方程式lga阴离子=-1,ΔΦ2=Κ+0.059,因此电位差量程为ΔΦ=ΔΦ2-ΔΦ1=0.059V=59mV。K为常数,它是由离子选择电极决定的。可以通过调电位器将其消除,这样当ΔΦ为0mV时,Cl-的浓度为1.0%,当ΔΦ为59mV时,Cl-的浓度刻度为0.1%,刻度盘如图1所示。2具体应用2.1采用phg-21b型酸度计氯离子选择电极在实际工作的应用情况,大化集团股份公司采用的氯离子选择电极是上海电光器件厂生产的PCI-1型氯离子选择性电极;参比电极采用的是上海精密科学仪器有限公司出的330甘汞参比电极。酸度计采用的是上海雷磁仪器四厂生产的PHG-21B型酸度计,它既可以用来和玻璃电极组成测pH值的酸度计,也可以和氯离子选择性电极组成测Cl-浓度的离子活度计,对酸度计要求就是:①高输入阻抗;Ri>10MΩ;②电路采用深度负反馈来提高放大器的稳定性;③抗干扰能力强,电路要加屏蔽。再需要1根连接电极与酸度计的带屏蔽线的双芯电缆。具体的现场构成如图2所示。由甘汞参比电极与氯离子选择电极与重碱三者构成一个原电池产生和重碱盐分含量有关的电势差信号(随着皮带运行随时连续检测Cl-含量),经过屏蔽电缆送入PHG-21B的端子上,经线性放大输出0~10mA在记录仪上显示出盐的含量。2.2源电池信号不稳定实际应用中因种种原因使离子活度计不能正常使用:1)电磁干扰。现场的大型设备开动后,在厂房中形成强大的干扰电磁波,如果传输导线屏蔽不好或者接地方法不当,都能将电磁干扰信号和源电池信号混合带入表内,由于原电池本身信号就是mV级信号,而且酸度计本身输入阻抗高,放大倍数大,所以强电磁干扰源也被充分放大,造成输出0~10mA信号大幅度波动,无法正常检测信号。2)氯电极和甘汞电极安装方法不当造成无法正常使用。以前我们是将2支电极固定安装在支架上,不管皮带上的碱量大小,都纹丝不动,有时碱量增大则将重碱挡到皮带外造成运输不畅,有时碱量减少造成电极悬空无法进行检测。支架固定死还有一个问题就是电极磨损严重,氯离子选择电极1个月能磨坏2~3支,既增加了维修量,又不经济。2.3支架碱的调整为此,我们着手解决了以上问题,使离子浓度计得以正常使用,具体方法如下:1)重新设计电极支架(如图3)本支架金属部分均采用D14白钢管定做,滑道间隙根据实际掌握尺寸,合页部分采用D22,D14白钢管套式安装,小木方要照电极尺寸钻孔,并用木螺丝和方塑料板把紧,塑料板通过上下调整螺丝与白钢支架连接。2支电极分别插入木方的孔中。本支架现场安装过程是这样的,如果皮带上的碱比较少时,电极碰不到碱,可将上下调整螺丝松松,把塑料板向下移动,直到碰到碱能正常检测为止,再将螺丝把紧,同样如果皮带上的碱左右分布不均,也可通过左右调整螺丝进行调整。合页的作用是支架能随时根据来碱量多少改变仰起角度,从而使重碱顺利通过,同时还可以减少与碱的摩擦,增加电极的使用寿命。2)良好的接地消除电磁干扰如图4所示(PHG-21B)。现场的强干扰源在屏蔽不正确时会强烈干扰信号使指针呈大幅度的波动,根本看不出实际值。如果将屏蔽电缆的屏蔽与酸度计的接地端接上并与大地有良好接触,这时干扰源还会进入表中引起波动,说明干扰源根本未屏蔽掉,接着我们再将现场电极侧的屏蔽电缆的屏蔽线焊上单芯线用调整螺丝把在支架上,这时显示表立即平静下来,说明干扰源被大幅度削减了。因此正确的接地非常重要。此外在酸度计16.17端上并联1个电容,旁路干扰信号,也起到好的效果。因为PHG-21B酸度计是高输入阻抗的放大器,因此现场电极侧的接头(图3中,9,10)一定要有良好绝缘,否则mV信号在接头处被短路掉,会造成测量不正确,必须做到接头周围干燥。3用电位差计连接PHG-21B酸度计检验如图5如示:图5中采用500MΩ高阻,以模拟离子选择电极和参比电极的实际情况;但高阻需严格屏蔽,或将高阻直接接在仪器17端子上利用外壳屏蔽,如果没有高阻则可以直接用电位差计连接,同样也可以检查准确度。但需保证17端子绝缘良好。用电位差计加入0~59mV的信号对应输出0~10mA。再输入中间信号,检查线性度。将校好的仪器按上述方法安装现场,使用前先需活化2h,2h后便可以进行调整由分析工取样做分析,然后根据实际情况调酸度计的定位电位器,将表调到实际值上,然后加减滤过机的洗水流量,分别取样看到仪器指示正确,说明离子选择电极工作在能斯特响应范围是线性的。4自定深成盐法1)由于仪器和电极都有自身“漂移”,因此检测结果也会变,建议经常性校对以确保准确性。2)定期到现场检查电极使用情况,把粘在电极的重碱清除掉,并检查电线接头是否受潮,时间间