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工業(yè)在線氯離子檢測(cè)儀的工作原理是什么

來(lái)源:上海玄天環(huán)保科技有限公司   2025年07月10日 14:07  

工業(yè)在線氯離子檢測(cè)儀是用于連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程(如循環(huán)冷卻水、工業(yè)廢水、化工反應(yīng)液等)中氯離子濃度的分析設(shè)備,其工作原理主要基于離子選擇電極法、比色法(分光光度法) 等,核心是通過(guò)特定的物理或化學(xué)作用將氯離子濃度轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)或光信號(hào),再經(jīng)處理后輸出濃度結(jié)果。

一、主流工作原理:離子選擇電極法(ISE 法)

這是工業(yè)在線檢測(cè)中常用的方法,具有響應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)單、適合連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)。

1,核心組件

氯離子選擇電極(指示電極):電極膜由對(duì)氯離子具有特異性響應(yīng)的材料(如 AgCl-Ag?S 晶體膜)制成,當(dāng)接觸含氯離子的溶液時(shí),膜內(nèi)外的氯離子會(huì)產(chǎn)生濃度差,形成穩(wěn)定的電位差(膜電位)。

參比電極:提供一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位(如飽和甘汞電極或銀 - 氯化銀參比電極),其電位不受溶液中氯離子濃度影響。

測(cè)量電路:用于檢測(cè)指示電極與參比電極之間的電位差。


2,原理過(guò)程

當(dāng)電極浸入待測(cè)溶液時(shí),氯離子選擇電極的膜電位與溶液中氯離子活度(濃度)的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系,符合能斯特方程,指示電極與參比電極的電位差(即電池電動(dòng)勢(shì))僅與氯離子濃度相關(guān),通過(guò)測(cè)量該電動(dòng)勢(shì),即可根據(jù)能斯特方程反推出氯離子濃度。


3,在線監(jiān)測(cè)流程

待測(cè)溶液經(jīng)預(yù)處理(過(guò)濾去除雜質(zhì)、調(diào)節(jié)溫度 /pH 等)后進(jìn)入檢測(cè)池,與氯離子選擇電極和參比電極接觸,電極產(chǎn)生的電位信號(hào)經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再由單片機(jī)或PLC 處理為濃度值,實(shí)時(shí)顯示或傳輸至控制系統(tǒng)。


二、實(shí)驗(yàn)室原理:比色法(分光光度法)

適用于對(duì)精度要求較高、干擾較少的場(chǎng)景,原理基于化學(xué)反應(yīng)的顯色特性。

1,核心邏輯:

利用氯離子與特定顯色劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成具有特征顏色的物質(zhì),通過(guò)測(cè)量該物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收強(qiáng)度(吸光度),間接計(jì)算氯離子濃度(符合朗伯 - 比爾定律)。


2,反應(yīng)與檢測(cè)過(guò)程:

常用顯色劑為硝酸銀(AgNO?):氯離子(Cl?)與 Ag?反應(yīng)生成白色 AgCl 沉淀,溶液濁度隨氯離子濃度增加而升高;或通過(guò)加入指示劑(如鉻酸鉀),使過(guò)量 Ag?與指示劑反應(yīng)生成有色物質(zhì)(如磚紅色 Ag?CrO?),終點(diǎn)時(shí)的顏色變化與氯離子濃度相關(guān)。

儀器通過(guò)光源(如 LED)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光,穿過(guò)反應(yīng)后的溶液,檢測(cè)器測(cè)量透射光強(qiáng)度,根據(jù) “吸光度與氯離子濃度成正比” 的關(guān)系(朗伯 - 比爾定律)計(jì)算濃度。


三、在線檢測(cè)的共同流程

無(wú)論基于哪種原理,工業(yè)在線氯離子檢測(cè)儀的整體流程大致相同:

檢測(cè)反應(yīng):樣品進(jìn)入檢測(cè)單元,與電極或顯色劑作用,產(chǎn)生電信號(hào)或光信號(hào);

信號(hào)處理:將原始信號(hào)(電位、吸光度)通過(guò)電路放大、A/D 轉(zhuǎn)換,結(jié)合校準(zhǔn)曲線(預(yù)先用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定)計(jì)算氯離子濃度;

結(jié)果輸出:實(shí)時(shí)顯示濃度值,或通過(guò) 4-20mA、RS485 等接口傳輸至控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)超標(biāo)報(bào)警或自動(dòng)調(diào)控(如加藥調(diào)節(jié))。


總結(jié)

工業(yè)在線氯離子檢測(cè)儀的核心是通過(guò)特異性識(shí)別氯離子(電極的選擇性響應(yīng)或顯色劑的專(zhuān)一反應(yīng)),將濃度信息轉(zhuǎn)化為可量化的信號(hào),最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)的濃度監(jiān)測(cè),其原理選擇需結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景(如干擾程度、精度要求、響應(yīng)速度)確定。

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