工业在线pH计监控盐酸四咪唑拆分反应

1 pH计工作原理

pH计的主要工作原理，主要根据电位差测定pH值，即常用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池，原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度，也取决于溶液的酸碱变测量电极一般采用特殊的 pH 反应灵敏的玻璃电极，它具有测量精度高 抗干扰性好等特点 当它浸入被测溶液时，被测溶液中氢离子与电极球泡表面水化层中的氢离子平衡，同时玻璃球内外的溶液和电极球泡内壁的水化层产生电位差，从而形成电池pH值不同，电位差不同，通过变送器将其转换成标准的4～20mA输出。

2 pH计在线测量中的各种影响因素

2．1 温度

温度是影响pH值的主要因素，我们在测定pH值时，也同时设定温度补偿参数，进行温度补偿。下面是我们用pH试纸及在线pH计同时在反应温度40～90℃的相同体系中测定的一组数据，如图1。

由图1我们可以看出，不同温度下，pH试纸测得的pH值是一条不规则的折线，而pH计测得的pH值是一条较为平整的曲线。这可能和pH试纸的误差有关，对整体数据来说，这个误差相当大。因为溶液温度的变化直接影响pH测量的准确性，而在线pH计采用现有温度补偿方法减小了温度的影响，基本补偿了溶液本身的特性带来的偏差。

2．2酸度

酸度的大小也是pH值存在误差的主要原因之一。在实际生产中，我们也许发现pH试纸说明书规定必须要在几秒钟内读出读数，否则无效，这就是因为浓度在pH试纸上的均匀性不同而引起的，而在pH值越大的溶液氢离子摩尔比就越小，单位体积的氢离子越少，不均匀性就越大。下面是我们用pH试纸和在线pH计在不同酸度下的测定的一组数据，如图2。

由图2我们可以看出，温度相同，pH值越小，pH试纸和pH计的值就越接近;pH值越大，pH试纸和pH计的值相差就越大这是因为pH值很大时，单位体积内氢离子浓度已经相当小了，它在pH试纸上就象薄板层析一样不规则分布，结果就必定存在较大的误差。

2．3 缓冲体系

图1、图2在pH值变大后，为什么试纸值和pH计值存在着很大的差别呢? 我们试用清水中逐步增加四咪唑酰化物盐的量，得到如图3的数据。

由图3可以看出，pH计对缓冲体系反应敏感，而pH试纸对这些细微变化基本没有变化。在缓冲体系中，pH主要是氢离子的浓度动态平衡后的结果。pH计恰恰能够处在这个体系里反应出这一结果，pH 试纸则不然，由于各种缓冲试剂在试纸上的不同吸附速度、移动速度、以及溶剂挥发速度，致使pH试纸上反映的结果较为粗糙。

2．4 pH计电极的清洗

当pH计检测介质时，污染物会附着在玻璃电极上，将会影响玻璃电极产生的电势，进而影响到pH计的示值，使灵敏度和测量精度降低，甚至失效。因此，对于pH计在实际使用中的抗污性，一直有人不断研究。拆分反应的反应物是溶液及悬浮状颗粒，这些不易附着在玻璃电极上。我们在相同系统下连续测试二十次，得到数据如图4。

由图4可知，pH计的精确度0．03，而第17次测量的pH值比第一次低了0．06，可以说到了该清洗的时候。所以我们规定生产清洗周期为15次测量清洗一次。

3 pH试纸对应的pH计的pH值范围

由于上述四种因素的影响，我们进行生产时使用的pH计的pH值范围和以前的pH试纸全然不同。我们按照工艺规程pH4．7～4．9的范围(pH试纸)下限和上限各投三批，再用pH计同步测量，得出一组pH试纸和pH计的对照pH值，如图5。

图5很明显地反映出pH试纸和pH计的数据差异，也反映出它们的相关性。按照工艺规程pH 4．7～4．9的范围(pH试纸)下限和上限，我们得出了在线 pH 计控制范围4．55～4．75这些数据均考虑了温度、酸度、缓冲体系以及电极清洗的影响，所以更为真实有效。