CN103926275A - 一种利用双电层电学特性检测水体内结垢速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够快速准确检测水体内结垢速度的方法，本发明利用水体内固体表面和微粒表面所形成的双电层，通过双电桥和精准电压计检测双电层的电学特性，包含双电层的电容C、电位φ、表面剩余电荷q和表面剩余正电荷Q。将这些电学特性与标准水体的电学特性进行比较，从而检测出水体结垢的结垢速度。

Description

一种利用双电层电学特性检测水体内结垢速度的方法

技术领域

本发明涉及一种利用双电层电学特性来检测水体内结垢速度的方法，尤其是一种可以检测管道以及罐体内部钙离子结垢速度的方法。

背景技术

在生产和生活中，水体结垢是一种普遍现象，尤其是钙离子的结垢更是常见，但是现在无法对还未结垢的水体进行结垢速度的检测，一般情况下只能等水体结垢形成后，再对垢体进行厚度测量，然后计算出结垢速度，这样需要等待很长时间，一直到结垢厚度能够进行测量后才可进行，而且等结垢形成后，已经对生产和生活造成了不良影响，属于一种事后检测。无法在结垢还没有形成时能够快速准确的检测以后水体结垢的速度。

发明内容

本发明是一种利用水体内固体表面和微粒表面所形成的双电层，通过一系列技术手段检测双电层的电学特性，包含双电层的电容C、电位φ、表面剩余电荷q和表面剩余正电荷Q。将这些电学特性与标准水体的电学特性进行比较，从而检测出水体结垢的结垢速度。

本发明所采用的技术方案如下：

步骤1、使用滴汞电极作为研究电极，使用铂电极作为辅助电极，使用甘汞电极作为参比电极，利用交流电桥法，来测定研究电极和辅助电极之间的等效电容，从而获得参比电极表面双电层的电容C；

步骤2、利用电压计来测量参比电极与地之间的电位，从而获得参比电极表面双电层电位φ，根据电容C和电位φ计算得出双电层表面剩余电荷q，即q=C*φ；

步骤3、水体结垢速度与双电层表面剩余正电荷Q的量成正比，通过电位φ值的正负来判断双电层表面剩余正电荷Q的正负，通过表面剩余电荷q的值来判断双电层表面剩余正电荷Q的大小；

步骤4、将已知结垢速度的标准溶液的表面剩余正电荷Q与饱和状态下的溶液的剩余正电荷Q₀进行比较，在进行比较中Q的值与结垢速率具有以下关系：用测得的剩余正电荷Q与处于饱和状态下剩余正电荷Q₀进行比较，当Q<Q₀时水体内结垢速率为负值，即水体内不会产生结垢现象，水体内的已经形成的结垢会被逐渐溶解，溶解速度A₁=－KX(Q-Q₀)，当Q>Q₀时水体内会逐渐产生结垢现象，结垢速度A₂=KX(Q-Q₀)，其中X为单位体积内的晶体成核率；K为常数，与结垢物质的种类有关。

 下用其的振动式液体。

附图说明

图1为利用交流电桥法测量电容C、电位φ的具体电路。

 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图1，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，将研究电极、参比电极、辅助电极接入交流电桥中，其中，研究电极和辅助电极可以等效为电桥中电阻和电容的串联。在电路中使用直流电源B电压加在电桥1、2端，对电极进行极化，使用交流电源G在电桥3、4端叠加一个微小振幅。调节R4和C1，当R4和C1值与电极之间的电容和电阻值相等时，电桥1、2点之间电位相等，电桥平衡，示波器O归零，此时，C1的值即为电极的电容值C。

通过精准电压计V测量参比电极的电位，可以得到双电层电位φ。

根据公式q=C*φ计算得知表面剩余电荷q的值。

本发明所采用的技术方案是使用滴汞电极作为研究电极，使用铂电极作为辅助电极，使用甘汞电极作为参比电极。利用交流电桥法，来测定研究电极和辅助电极之间的等效电容，从而获得电极表面双电层的电容C。利用精准的电压计来测量参比电极与地之间的电位，从而获得电极表面双电层电位φ，根据电容C和电位φ计算得出双电层表面剩余电荷q，即q=C*φ。通过研究发现，水体结垢速度与双电层表面剩余正电荷Q的量成正比，可以通过电位φ值的正负来判断双电层表面剩余正电荷Q的正负，通过表面剩余电荷q的值来判断双电层表面剩余正电荷值Q的大小。再将已知结垢速度的标准溶液的表面剩余正电荷值Q与饱和状态下的溶液的值进行比较，饱和状态溶液可以从水体内取出一部分样本，然后浓缩至过饱和状态，然后在恒温状态下静置一段时间后即可得到。比较计算后得出结垢速度的值。

在进行比较中Q的值与结垢速率具有以下关系：用测得的Q值与处于饱和状态下剩余正电荷值Q₀进行比较，当Q<Q₀时水体内结垢速率为负值，即水体内不会产生结垢现象，相反的，水体内的已经形成的结垢会被逐渐溶解，

溶解速度公式A₁=－KX(Q-Q₀)

其中X为单位体积内的晶体成核率；K为常数,与结垢物质的种类有关。

当Q>Q₀时水体内会逐渐产生结垢现象。

结垢速度公式A₂=KX(Q-Q₀)

其中X为单位体积内的晶体成核率；K为常数,与结垢物质的种类有关。

本发明具有以下特点：通过检测水体内所形成的双电层的电学特性，能够准确检测出还没有结垢的水体的结垢速度，是一种事前检测，对结垢的预防具有重要指导作用。而且检测速度快，检测方法简单，通过常用的交流电桥和电压计即可完成检测。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用双电层电学特性检测水体内结垢速度的方法，其特征在于，

步骤1、使用滴汞电极作为研究电极，使用铂电极作为辅助电极，使用甘汞电极作为参比电极，利用交流电桥法，来测定研究电极和辅助电极之间的等效电容，从而获得参比电极表面双电层的电容C；

步骤2、利用电压计来测量参比电极与地之间的电位，从而获得参比电极表面双电层电位φ，根据电容C和电位φ计算得出双电层表面剩余电荷q，即q=C*φ；

步骤3、水体结垢速度与双电层表面剩余正电荷Q的量成正比，通过电位φ值的正负来判断双电层表面剩余正电荷Q的正负，通过表面剩余电荷q的值来判断双电层表面剩余正电荷Q的大小；

步骤4、将已知结垢速度的标准溶液的表面剩余正电荷Q与饱和状态下的溶液的剩余正电荷Q₀进行比较，在进行比较中Q的值与结垢速率具有以下关系：用测得的剩余正电荷Q与处于饱和状态下剩余正电荷Q₀进行比较，当Q<Q₀时水体内结垢速率为负值，即水体内不会产生结垢现象，水体内的已经形成的结垢会被逐渐溶解，溶解速度A₁=－KX(Q-Q₀)，当Q>Q₀时水体内会逐渐产生结垢现象，结垢速度A₂=KX(Q-Q₀)，其中X为单位体积内的晶体成核率；K为常数，与结垢物质的种类有关。