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1、2020年核工业仪表培训资料精品水质分析仪培训资料水质化学仪表监督的目的和重要意义及时反应和监督机组的汽水品质，预防热力系统发生腐蚀，结垢和积盐；控制给水，炉水加药；监督除氧器运行；监督凝汽器泄漏；监督废液废水的达标排放；监督锅炉补给水制水过程等。水中杂质的危害水中杂质的危害，含有杂质的天然水如果不进行处理或处理效果不达标，直接进入锅炉则会造成以下现象和危害：1结垢 结垢带来的危害分为多消耗燃料锅炉受热不均匀降低锅炉的功率凝汽器结垢，同时导致汽轮机的热效率下降2腐蚀 溶解氧和二氧化碳腐蚀：使给水管道，省煤器甚至汽包等部件遭受严重腐蚀，致使锅炉设备无法安全运行。 沉淀物下腐蚀：锅炉金属表面附着的
2、水垢或水渣会使金属腐蚀，这种腐蚀会使承压金属管壁产生裂纹或较深的腐蚀坑，使设备受到损害。3汽水共沸：当炉水中含有较多的盐分时，在锅炉水沸腾蒸发的过程中，就会产生含盐量很高的蒸汽 含盐量很高的蒸汽在汽轮机内做功过程中便会发生盐的沉积，引起功率下降，机组振动，影响经济效益和安全。 过热器管和蒸汽流通管道产生积盐，严重的积盐会发生爆炸。 使过热蒸汽过热温度下降。水处理介绍1补给水处理：包括去除悬浮物与胶体杂质的澄清，过滤预处理，去除水中钙镁离子的软化处理，去除水中全部溶解盐分的除盐处理。2给水处理 除氧处理：热力除氧和化学除氧相结合的方式能把水中的溶解氧降至很低。pH值调节处理：由于pH值是控制炉水
3、腐蚀性的重要指标，一般采用向给水加入氨的办法来调节给水pH值。3炉水处理：为了消除残余钙镁离子，进行磷酸盐处理。 适当的排污4凝结水处理：去除由于某些污染带入凝结水中的盐分与铁的氧化物。5冷却水处理：为了防止凝汽器结垢，有机物附着物的产生等，一般采用加酸或加缓蚀阻垢剂以及余氯等。化学仪表的基本原理及其基本结构化学仪表的基本原理：电导式：电导率仪，酸碱浓度计。电位式：pH计，钠离子分析仪。光电式：硅酸根分析仪，磷酸根分析仪，联氨分析仪，铜离子分析仪，铁离子分析仪，总硬度分析仪。电流式：溶解氧分析仪。电导率仪：电导率的测定原理就是按欧姆原理定律测定平行电极之间溶液部分的电阻。将两块平行极板放到被测
4、溶液中，在电极的两端加上一定的电动势（高频交流电），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率（G）-电阻（R）的倒数，由导体本身决定的。电导率的基本单位是西门子（S），电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别，单位电导率（C）简单地说就是所测电导率（G）与电导池常数（L/A）的乘积，其中L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。为什么要采用高频交流电，是因为当电流通过电极时，会发生氧化或还原反应，从而改变电极附近溶液的组成，产生“极化”现象，从而引起电导测量的严重误差。为此，采用高频交流电测定法，可以减轻或消除上述的极化现象，因
5、为在电极表面的氧化和还原迅速交替进行，其结果可以认为没有氧化或还原发生。电导率仪由电导电极和电子单元组成，电子单元采用适当频率的交流信号的方法，将信号发大处理后换算成电导率，仪器中还配有与传感器相匹配的温度测量系统，能补偿到标准温度电导率的温度补偿系统，温度系数调节系统以及电导池常熟调节系统。酸碱浓度计：是利用电磁感应测量电导率，非接触式的设计使得被测介质与电路实现的完全的水-电隔离，避免的酸碱盐等强腐蚀性溶液对电极的腐蚀和污染，使电极的可靠性和寿命得到了很大的提高。传感器测量变换单元由两个环形铁心B1、B2 组成，其间由被测介质交链，其测量原理图为：当 B1上线圈W1受振荡电源V1激励后，在
6、被测介质回路中产生一个与被测介质电导率成比例变化的电流信号i，进而在B2的线圈W2上产生感应电势V2,该信号与被测介质电导率成比例关系。pH计，pH计原理与测量方法用来量度物质中氢离子的活性。这一活性直接关系到水溶液的酸性、中性和碱性。水在化学上是中性的，但不是没有离子，即使化学纯水也有微量被离解：严格地讲，只有在与水分子水合作用以前，氢核不是以自由态存在。 H2O+ H2O=H3O+ + OH 由于水合氢离子（H3O+）的浓度是与氢离子（H+）浓度等同看待，上式可以简化成下述常用的形式： H2O=H+ + OH 此处正的氢离子人们在化学中表示为“H+离子”或“氢核”。水合氢核表示为“水合氢离
7、子”。负的氢氧根离子称为“氢氧化物离子”。 利用质量作用定律，对于纯水的离解可以找到一平衡常数加以表示： K = H3O+OH- 由于水只有极少量被离解，因此水的克分子浓度实际为一常数，并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。 KW=KH2O KW= H3O+OH=107107=1014mol/l(25) 也就是说对于一升纯水在25时存在107摩尔H3O+离子和107摩尔OH离子。 在中性溶液中，氢离子H+和氢氧根离子OH的浓度都是107mol/l。如： 假如有过量的氢离子H+，则溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氢离子H+游离的物质。同样，如果氢离子H+并使OH离子游离，那末溶液就是碱性的。所以，
8、给出OH+值就足以表示溶液的特性，呈酸性碱性，为了免于用此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负值。即 因此，PH值是离子浓度以10为底的对数的负数： 改变50m3的水的pH值，从pH2到pH3需要500L漂白剂。然而，从pH6到pH7只需要50L的漂白剂。 测量pH值的方法很多，主要有化学分析法、试纸法、电位法。现主要介绍电位法测得pH值。 电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势（EMF）。
9、此电动势（EMF）由二个半电池构成，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，如H+；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是测量溶液相通，并且与测量仪表相连。 例如，一支电极由一根插在含有银离子的盐溶液中的一根银导线制成，在导线和溶液的界面处，由于金属和盐溶液二种物相中银离子的不同活度，形成离子的充电过程，并形成一定的电位差。失去电子的银离子进溶液。当没有施加外电流进行反充电，也就是说没有电流的话，这一过程最终会达到一个平衡。在这种平衡状态下存在的电压被称为半电池电位或电极电位。这种（如上所述）由金属和含有此金属离子的溶液组成的电极被称为第一类电极。 此电位的测量
10、是相对一个电位与盐溶液的成分无关的参比电极进行的。这种具有独立电位的参比电极也被称为第二电极。对于此类电极，金属导线都是覆盖一层此种金属的微溶性盐（如：Ag/Agcl），并且插入含有此种金属盐阴离子的电解质溶液中。此时半电池电位或电极电位的大小取决于此种阴离子的活度。 此二种电极之间的电压遵循能斯特（NERNST）公式： 能斯特公式式中：E电位 E0电极的标准电压 R气体常数（8.31439焦耳/摩尔和） T开氏绝对温度（例：20相当于（273.15+20）293.15开尔文） F法拉弟常数（96493库化/当量） n被测离子的化合价（银=1，氢=1） ln（aMe）离子活度aMe的对数 标准
11、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，并且在四周充入氢气（固定压力为1013hpa）构成的。 将此电极浸入在25时H3O+离子含量为1mol/l溶液中便形成电化学中所有电位测量所参照的半电池电位或电极电位。其中氢电极作为参比电极在实践中很难实现，于是使用第二类电极做为参比电极。其中最常用的便是银/氯化银电极。该电极通过溶解的AgCl对于氯离子浓度的变化起反应。 此参比电极的电极电位通过饱和的kcl贮池（如：3mol/l kcl）来实现恒定。液体或凝胶形式的电解质溶液通过隔膜与被测溶液相连通。 最常用的PH指示电极是玻璃电极。它是一支端部吹成泡状的对
12、于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管内充填有含饱和AgCl的3mol/l kcl缓冲溶液，pH值为7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的电位差用Ag/AgCl传导系统， 如第二电极，导出。pH复合电极和pH固态电极， 此电位差遵循能斯特公式： 能斯特公式将E0、R、T（298.15K即25）等数值代入上式既得： E=59.16mv/25 per pH （式中已将ln（H3O+）转化为pH） 式中R和F为常数，n为化合价，每种离子都有其固定的值。对于氢离子来讲n=1。温度“T”做为变量，在能斯特公式中起很大作用。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/per pH变化。
13、用pH值来表示则每1第1pH变化0.0033pH值。 这也就是说：对于2030之间和7pH左右的测量不需要对温度变化进行补偿；而对于温度30或8pH或6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。 pH值一电位一离子浓度之间的关系 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH离子 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 离子 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH +414.4 +.59.2 0 -59.2 -414.4 mv/25 从以上我们对PH测量的原理进行了分析而得知我们只要用一台毫伏计即可
14、把pH值显示出来 PH计测量时需注意的问题：在进行操作前，应首先检查电极的完好性。目前酸度计（PH计）上配套使用的电极大多数采用的是复合电极，老一代酸度计尚在使用玻璃电极与甘汞电极。由于复合电极使用比较广泛，以下主要讨论复合电极。 目前实验室使用的复合电极主要有全封闭型和非封闭型两种，全封闭型比较少，主要是以国外企业生产为主。复合电极使用前首先检查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果没有，用pH缓冲溶液进行两点标定时，定位与斜率按钮均可调节到对应的pH值时，一般认为可以使用，否则可按使用说明书进行电极活化处理。活化方法是在4%氟化氢溶液中浸35 s左右，取出用蒸馏水进行冲洗，然后在0.1mol/L的
15、盐酸溶液中浸泡数小时后，用蒸馏水冲洗干净，再进行标定，即用pH值为6.86(25)的缓冲溶液进行定位，调节好后任意选择另一种pH缓冲溶液进行斜率调节，如无法调节到，则需更换电极。非封闭型复合电极，里面要加外参比溶液即3 mol/L氯化钾溶液，所以必须检查电极里的氯化钾溶液是否在1/3以上，如果不到，需添加3 mol/L氯化钾溶液。如果氯化钾溶液超出小孔位置，则把多余的氯化钾溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并检查溶液中是否有气泡，如有气泡要轻弹电极，把气泡完全赶出。 在使用过程中应把电极上面的橡皮剥下，使小孔露在外面，否则在进行分析时，会产生负压，导致氯化钾溶液不能顺利通过玻璃球泡与被测溶液进行离子交换，会使测量数据不准确。测量完成后应把橡皮复原，封住小孔。电极经蒸馏水清洗后，应浸泡在3 mol/L氯化钾溶液中，以保持电极球泡的湿润，如果电极使
