CN1224838A - 一种防止金属电极表面结垢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在线测量中防止电极表面结垢的方法。本技术方案为在金属电极和辅助电极之间施加直流电压,金属电极与直流电源的负端相连,辅助电极与直流电源的正端相连。在该直流电压的作用下,液流中的水发生电解反应,在金属电极表面产生的氢气泡使结垢层从金属电极基体上剥离。本方法简单、实用、费用低廉,“清洗”快速而有效。
Description
本发明涉及在线测量中防止电极表面结垢的方法，特别是涉及以电化学方法防止金属电极表面结垢的方法。
在化学工艺流程中，常常要测量与液流成分有关的各种参数，例如pH、氧化还原电势、溶氧量、离子活度等。进行这些电化学测量一般要采用相应的传感器。该传感器的敏感部位往往选用由各种金属制成的电极，例如，金、铂、银、锑、铋、钨、钼、铅或不锈钢等等。在测量过程中，液流中的某些固态物质会附着或沉积在电极表面，即电极表面会结垢，从而使传感器的敏感部位变得迟钝，严重时可使测量无法进行。结垢组分随体系不同而异，常见的包括钙、镁、铝等金属离子的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐和氢氧化物，也包括各种有机物，如生物发酵液中的有机物，胶粘剂生产过程中的中间产物等。
为了解决电极表面的结垢问题，常见的方法有机械清洗法、超声清洗法、化学药物清洗法、人工擦除法等。中国专利85204611中，提出了在电极表面的连续自清洗装置。该装置利用定向液流冲击和推动电极表面的清洗叶轮旋转，从而达到不断更新电极表面防止结垢的目的。但该装置的结构比较庞大和复杂，且不适用于静态或有紊流的工作环境。化学药物清洗法不仅会向体系中引入杂质，而且也使操作变得更加复杂。超声清洗法需选用大功率的超声发生器，还容易造成电极基体的损坏。
本发明的目的在于提供一种简单实用的防止金属电极表面结垢的方法。
本发明的目的是这样实现的。
在以水作为液流主体，以金属电极作为敏感元件进行液流成分参数的在线测量中，一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征是在金属电极和辅助电极之间施加直流电压，金属电极与直流电源的负端相连，辅助电极与直流电源的正端相连。在该直流电压的作用下，液流中的水发生电解反应，在金属电极表面产生的氢气泡使结垢层从金属电极基体上剥离。
辅助电极通过开关与直流电源的正端相连，开关闭合的方式，可以是人工的方式，通过时间继电器的方式或者通过计算机编程的方式。金属电极通过可变电阻与直流电源的负端相连。施加的直流电压为3-8V。金属电极由金、铂、银、锑、铋、钨、钼、铅或不锈钢制成，辅助电极由含铬18％的不锈钢、铂或金制成；辅助电极的面积为金属电极面积的10-20倍。
本发明的效果在于有效地防止了金属电极表面上结垢现象的出现，而且该方法简单实用。本发明提出的防止金属电极表面结垢的方法，不需要特殊的机械结构、化学物质或超声装置。因而不必投入大量资金，而且不从外界向体系中引入杂质，只是利用电化学的原理，使金属电极表面形成的结垢层除去。本方法具有简单、实用、费用低廉，“清洗”快速而有效的优点，在化学工艺流程中具有广泛的应用前景。
附图是金属电极在工艺流程中进行电化学测量的原理图。
以下结合附图及实施例对本发明作详细阐述。
如附图所示，传感器部分包括：金属电极1、参比电极2、辅助电极3。该传感器浸于液流4之中。在通常情况下，由金属电极1和参比电极2组成原电池，向直流放大器5输出响应液流4成分参数及其变化的电信号，诸如pH、氧化还原电势、溶氧量、离子活度等。当液流4中的某些固态物质在金属电极1表面吸附或沉积时，形成了电极表面的吸附层或结垢层，金属电极1就会变得十分迟钝，对于液流4中成分参数的变化不能及时响应，严重时根本不响应。此时，必须将结垢层或吸附层清除，才能继续进行正常的在线测量。清除结垢层或吸附层的方法是在金属电极1和辅助电极3之间施加直流电压。金属电极1通过可变电阻R与直流电源6的负端相连，辅助电极3通过开关K与直流电源6的正端相连。当金属电极1的信号迟钝或可能迟钝时，将开关K闭合，即有直流电压加在金属电极1和辅助电极3之间，这时会发生水的电解反应。在发生水的电解反应时，在金属电极1上产生氢气泡，在辅助电极3上产生氧气泡。氢气泡发生于金属电极1的基体上，使结垢层(或吸附层)与金属基体剥离，起到了快速、有效、彻底的“清洗”电极的作用，使电极恢复敏感特性。
某厂土霉素发酵工艺中，以锑电极作为金属电极，它和氯化银参比电极组成pH测量电池，以不锈钢管作为辅助电极，其中辅助电极的面积为锑电极面积为15倍。在该发酵工艺的后期，发酵液中产生的大量蛋白质类代谢产物被吸附于锑电极上，形成牢固的有机物吸附层，使pH测量无从进行。我们在线路设计上，以时间继电器控制开关K每4小时闭合一次，每次闭合时间为7秒，锑电极和辅助电极之间的直流电压为5V，电解后约5秒，吸附物脱落，电极恢复正常工作，此时发酵罐中的流速约1000m/min。
Claims (5)
1．一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征在于金属电极(1)和辅助电极(3)之间施加直流电压，金属电极(1)与直流电源(6)的负端相连，辅助电极(3)与直流电源(6)的正端相连，在该直流电压的作用下，液流中的水发生电解反应，在金属电极表面产生的氢气泡使结垢层从金属电极基体上剥离。
2．根据权利要求1所述的一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征是辅助电极(3)通过开关(K)与直流电源(6)的正端相连，开关(K)闭合的方式，可以是人工的方式，通过时间继电器的方式或者通过计算机编程的方式。
3．根据权利要求1或2所述的一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征是金属电极(1)通过可变电阻(R)与直流电源(6)的负端相连。
4．根据权利要求1所述的一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征是施加的直流电压为3-8V。
5．根据权利要求1所述的一种防止金属电极表面结垢的方法，其特征是金属电极(1)由金、铂、银、锑、铋、钨、钼、铅或不锈钢制成，辅助电极(3)由含铬18％的不锈钢、铂或金制成；辅助电极(3)的面积为金属电极(1)面积的10-20倍。
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