纯水和超纯水中差分电导率测量的pH值计算

概要

在各种水蒸汽循环中,发电厂的正确pH测量是腐蚀风险监测的关键因素。可以使用玻璃pH电极进行测量,但需要设计用于低电导率,高温和高压的pH探头。通过测量强酸离子交换剂之前和之后的电导率,也可以获得准确的pH值。这些测量用于计算pH。这是一种广泛接受的方法,它不需要高温和高压pH探头。这种类型的测量通常用于给水和锅炉水,在欧洲非常流行。它也是VGB组织推荐的。

电厂水质要求

在发电厂过程中,所用水的pH值**关重要。由于pH超出推荐范围的水会导致设备和基础设施的腐蚀。对于发电厂公司而言,由于腐蚀导致的意外维护或停机可能非常昂贵。监测发电厂中使用的水的pH和电导率允许控制这些参数,从而降低维护要求。

测量挑战

使用标准玻璃pH电极直接测量pH值存在一些挑战。**关键的挑战是获得电厂运行中使用的纯净水和超纯水的精确测量。在纯净或超纯条件下使用标准电极可能导致读数不稳定和不正确。另外,发电厂内的运行条件可能产生破坏性电势,这会使测量结果偏斜。在超纯水中持续测量pH值也需要频繁的电极维护。标准pH电极易碎,需要常规重新校准。更准确和可靠的替代方案是使用差分电导率测量的pH计算。

溶氧测量用于腐蚀防护

包括VGB(德国)和EPRI(美国)在内的一些组织建议​​根据溶解氧浓度进行额外的腐蚀试验。清洁水通常具有较高的溶解氧含量,这导致对钢管的更好的腐蚀保护。 如果无法获得高水纯度,则腐蚀保护更多地取决于pH  值。因此,正确测量pH值非常重要。

纯水和超纯水中差分电导率测量的pH值计算

通过差分电导率(EC)计算pH值的设置:

在强酸阳离子交换剂之前和之后,必须同时测量两个EC探针。该设置测量两个不同的EC值。阳离子交换剂之前的探针测量比电导率,而阳离子交换剂之后的探针测量阳离子电导率。

pH计算公式

VGB标准VGB-S-006-00-2012-09-EN使用以下公式计算pH值为7.5**pH 10.5的纯/超纯水的pH值:

pH B = log [Cond SC - (Cond CC / 3)/ C B ] + 11

哪里:

  • Cond SC  定义了特定的电导率
  • Cond CC定义阳离子电导率(或酸电导率)
  • C B是取决于碱化剂的因素

下表列出 了常见碱化剂的C B值:

Alkalizing Reagent C B.
273
氢氧化钠 243
氢氧化钠 243
氢氧化锂 228

 

氨试剂模型的替代品:

另一个等式也可用于氨试剂模型:

pH = log [Cond SC  - (Cond CC / 3)] + 8.6

其他考虑因素

必须满足以下规范才能成功计算出有效的pH值:

  • 7.5 <pH <10.5(NH3:7 <pH <10; NaOH:7 <pH <10.7)
  • 磷酸盐浓度低于0.5毫克/升
  • 试剂必须是氨或氢氧化钠
  • 低于pH值8,与碱性试剂的浓度相比,样品与其他试剂的污染必须非常低

温度补偿

基于用户选择的转换模型,将**探针的电导率读数转换为25℃的参考温度。例如,在经典的全挥发处理(AVT)中,设定氨的温度转换模型。还有其他补偿模型可供选择。通常,使用的转化模型基于主要化学物质。

交换树脂应交换带正电的离子作为质子。因此,碱化试剂用水代替,中性盐,氯化钠(NaCl)转化为盐酸(HCl)。由于这些反应,第二电导率读数的温度补偿模型需要设定为强酸。

交叉检查

由于极低的电导率和相关的误差测量风险,在这些条件下用玻璃pH电极进行交叉检查是不合适的。

计算pH测量的优点

基于差分电导率测量的pH计算是用玻璃电极进行常规pH测量的可靠且低维护的替代方案。甚**在含有碱性试剂混合物的样品中也可以采用这种技术。优点包括:

  • 在没有导电率低的样品中玻璃pH电极的典型限制的情况下,计算的pH值更准确
  • 与玻璃pH电极相比,EC传感器在很长一段时间内保持稳定,维护**少
  • 该算法产生可靠的结果
  • 由于浓度和电导率之间的线性关系而具有更高的灵敏度(与浓度和pH之间的对数关系相比)

Sensorex产品用于超纯水中的电导率监测

可以使用具有电池常数k = 0.1的不锈钢电导率传感器收集差分pH计算的电导率测量值。这些传感器在典型的电厂监测温度,压力和电导率条件下运行良好。

使用电导率变送器将传感器集成到在线监测系统中。将计算公式输入PLC,使用电导率传感器测量值计算pH值。

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