CN206038593U - 低电导率纯水的pH在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供低电导率纯水的pH在线测量系统，其包括，纯水预处理单元包括用于导入纯水的纯水进样管和流量及压力调节组件；测量槽与所述纯水进样管连通；隔离罐设置在所述纯水进样管的通路上，以避免测量槽内的调节液扩散进入与纯水进样管连通的纯水输入管中；调节液投加单元包括调节液进液管和设置在调节液进液管的通路上的控制阀，调节液进液管与所述测量槽连通，用于将调节液导入所述测量槽内；pH电位测量与转换单元包括测量电极、参比电极、温度电极和pH转换器，测量电极、参比电极和温度电极插入测量槽内，并分别与pH转换器电连接，以实现对测量槽内纯水的pH值测量。其优点在于，稳定、准确、可靠的在线测量低电导率纯水的pH值。

Description

低电导率纯水的pH在线测量系统

技术领域

本实用新型涉及pH在线测量系统领域，尤其涉及一种低电导率纯水的pH在线测量系统。

背景技术

纯水中游离态的离子很少，尤其是超纯水中游离态的离子更少，使得纯水的电导率很低。目前通用的pH在线测量电极大多为复合式电极，即测量电极、参考电极、温度电极三者融为一体，复合式pH在线测量电极的结构特性决定了其不适用于在线动态测量低电导率纯水的pH值。原因如下：

（1）pH复合电极在纯水中受水流流量影响大。参比电极中的盐桥溶液通过“液接”渗透到待测水流中，在渗透速率不变的情况下，纯水流速的变化会改变单位体积的离子的数量，从而使测量电极表面产生干扰电位，使得测量值波动、不稳定。

（2）不论采用液体盐桥溶液还是凝胶盐桥溶液，在低电导率的纯水的测量条件下，低电导率的纯水流体接近于不导电，复合pH电极中渗出的微量盐桥液不足以导通测量回路。

（3）若增大复合电极中盐桥溶液的渗透量以满足导通测量回路的要求，则其缺点是，盐桥溶液的消耗量必然增加，这将大大缩短复合电极的使用寿命，其性能将不能满足在线持续动态测量的要求。

因此，亟需一种新型的低电导率纯水的pH在线测量系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种低电导率纯水的pH在线测量系统，其能够稳定、准确、可靠的在线测量低电导率纯水的pH值。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种低电导率纯水的pH在线测量系统，包括：一纯水预处理单元，包括用于导入纯水的纯水进样管和设置在所述纯水进样管通路上的流量及压力调节组件；一测量槽，所述测量槽与所述纯水进样管连通，所述纯水进样管将纯水导入所述测量槽内进行测量； 一隔离罐，设置在所述纯水进样管的通路上，以避免测量槽内的调节液扩散进入与所述纯水进样管连通的纯水输入管中；一调节液投加单元，包括调节液进液管和设置在所述调节液进液管的通路上用于控制通路中调节液流量的控制阀，所述调节液进液管与所述测量槽连通，用于将调节液导入所述测量槽内；一pH电位测量与转换单元，包括测量电极、参比电极、温度电极和pH转换器，所述测量电极、参比电极和温度电极插入所述测量槽内，并分别与所述pH转换器电连接，以实现对测量槽内的纯水的pH值的测量。

进一步，所述调节液投加单元进一步还包括一调节液进液管支路，所述调节液进液管支路与所述参比电极连通，用于将调节液通入参比电极，以向所述参比电极中补充液体盐桥溶液。

进一步，所述调节液是强酸强碱中性盐溶液。

进一步，所述调节液是浓度为3~3.5mol/L的氯化钾溶液，在测量槽内，每100mL流入的待测纯水投加0.2~0.4mL的氯化钾溶液。

进一步，在所述测量槽中，调节液的入口临近纯水的入口，使纯水带动调节液流动，进而使调节液与纯水均匀混合。

进一步，所述测量槽为密闭结构，且所述测量槽采用导电材料制成。

进一步，所述测量槽采用不锈钢制成。

进一步，所述流量及压力调节组件包括沿所述纯水进样管的通路依次设置的开关阀门、减压调节阀及流量计，所述开关阀门及减压调节阀将所述纯水进样管中的纯水的压力降低至不大于0.05MPa，所述流量计控制所述纯水进样管中的纯水的流量为80~120mL/min。

进一步，所述参比电极是双液接可补充式参比电极，并且参比电极的外液接采用渗透性良好的材质以保证盐桥溶液快速稳定的渗出。

进一步，所述参比电极的外液接的材质为陶瓷、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种。

本实用新型的优点在于，本实用新型测量系统在待测纯水流体中投加中性的强酸强碱中性盐溶液提高纯水的导电性，且本实用新型采用了将pH电位测量、参比和温度补偿功能分开的三支分离式电极，可用于测量电导率范围低于10µs/cm以下的纯水的pH值，能够稳定、准确、可靠的在线测量低电导率纯水的pH值，当然，本实用新型测量系统并不限于此，其同样适用于电导率小于50µs/cm的纯水场合，同时，本实用新型设置了隔离罐，避免测量槽内的调节液扩散进入纯水输入管内，污染纯水输入管内的纯水。

附图说明

图1是本实用新型提供的低电导率纯水的pH在线测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的低电导率纯水的pH在线测量系统的具体实施方式做详细说明。

参见图1，本实用新型低电导率纯水的pH在线测量系统包括一纯水预处理单元1、一隔离罐2、一调节液投加单元3、一测量槽4和一pH电位测量与转换单元5。

所述纯水预处理单元1包括用于导入纯水的纯水进样管10和设置在所述纯水进样管10的通路上的流量及压力调节组件11。一纯水输入管6将纯水输入所述纯水进样管10。所述流量及压力调节组件11包括沿所述纯水进样管10的通路依次设置的开关阀门111、减压调节阀112及流量计113。

所述开关阀门111用于控制所述纯水进样管10的开启、部分开启及闭合，例如，所述开关阀门111控制所述纯水进样管10全部开启，所述开关阀门111控制所述纯水进样管10二分之一开启，所述开关阀门111控制所述纯水进样管10三分之一开启，所述开关阀门111控制所述纯水进样管10闭合。所述关阀门111控制所述纯水进样管10部分开启，可对进入所述纯水进样管10的纯水流进行初步减压。本领域技术人员可从现有技术中获得开关阀门111的结构。

所述减压调节阀112用于对进入所述纯水进样管10的纯水流进行二次减压，纯水的压力降低至不大于0.05MPa，即0.5公斤以下。在本具体实施方式中，所述减压调节阀112可以是减压调节针型阀，本领域技术人员可从现有技术中获得其结构。

流量计113用于调节纯水进样管10中的纯水的流量。在本具体实施方式中，所述流量计113控制所述纯水进样管中的纯水的流量为80~120mL/min，以便于后续测量工作的进行。在本具体实施方式中，所述流量计113为可调节的转子流量计，本领域技术人员可从现有技术中获得其结构。

所述隔离罐2设置在所述纯水进样管10的通路上，以避免测量槽4内的调节液扩散进入与所述纯水进样管10连通的纯水输入管6中。所述纯水进样管10内的纯水从所述隔离罐2的上端滴入所述隔离罐2，并汇聚在所述隔离罐2下端。所述隔离罐2的下端通过纯水进样管10与所述测量槽4连通，汇聚在所述隔离罐2下端的纯水通过纯水进样管10进入所述测量槽4内。由于所述纯水进样管10内的纯水从所述隔离罐2的上端滴入所述隔离罐2，且隔离罐2内的纯水密封所述隔离罐2下端，从而避免测量槽4内的调节液扩散进入纯水进样管10内，污染与所述纯水进样管10连通的纯水输入管6内的纯水。进一步，所述隔离罐2内的纯水的高度为所述隔离罐2高度的一半，以进一步加强所述隔离罐2的隔离防扩散作用。

所述调节液投加单元3包括调节液进液管30、设置在所述调节液进液管30的通路上用于控制通路中调节液流量的控制阀31。一调节液储存槽32与所述调节液进液管30连通，用于将所述调节液储存槽32内的调节液输入所述调节液进液管30内。所述控制阀31用于控制所述调节液的的投入量，例如，所述控制阀31可以为微量调节阀，本领域技术人员可从现有技术中获得其结构。

进一步，所述调节液投加单元3还包括调节液进液管支路33。所述调节液进液管支路33与参比电极51连通，用于将调节液通入参比电极51，以向所述参比电极51中补充液体盐桥溶液。所述调节液进液管支路33从所述调节液进液管30分支，其分支处位于所述控制阀31与所述调节液储存槽32之间。例如，可通过在分支处设置三通支管以实现分支。

所述测量槽4与所述纯水进样管10连通，用于将纯水导入所述测量槽4内进行测量。 进一步，在所述测量槽4中，调节液的入口临近纯水的入口，使得纯水流动时会带动调节液流动，进而使调节液与纯水均匀混合。进一步，所述测量槽4为密闭结构，在线测量时测量槽内充满待测纯水，其可避免测量槽4内的液体与外界空气接触，影响测量准确度。进一步，所述测量槽4还包括一排液管41，所述排液管41用于将测量槽4内的液体排出，在进行测量时，纯水从纯水的入口进入所述测量槽4，并从排液管41排出，所述测量槽4内的混合液一直在流动，从实现纯水的pH值在线测量。

优选地，所述测量槽4采用导电材质制成，例如，采用不锈钢制成，从而测量槽4及测量槽4内的液体均可导电，可防止测量时产生电位差，影响测量准确度。

所述pH电位测量与转换单元5包括测量电极50、参比电极51、温度电极52和pH转换器53。所述测量电极50、参比电极51和温度电极52插入所述测量槽4内，并分别与所述pH转换器53电连接，以实现对测量槽4内的纯水的pH值的测量。进一步，在所述测量槽4的顶部，所述测量电极50、参比电极51和温度电极52与所述测量槽4连接处，所述测量电极50、参比电极51和温度电极52与所述测量槽4采用螺纹连接，以保证可更换所述测量电极50、参比电极51和温度电极52，且不破坏测量槽4的密封性。测量时测量电极50、参比电极51和温度电极52完全浸没于测量槽4内的待测纯水中，测量电极50、参比电极51、温度电极52与所述pH转换器53采用电缆54连接，其中，测量电极50、温度电极52及pH转换器53均为现有的构件，本领域技术人员从现有技术中可获得其连接方式及各个部件结构。

进一步，在本具体实施方式中，所述测量电极50是低阻pH测量电极；所述参比电极51是双液接可补充式参比电极，并且参比电极51的外液接采用渗透性良好的材质以保证盐桥溶液快速稳定的渗出，所述参比电极的外液接的材质为陶瓷、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种；所述温度电极52为测温元件以便pH转换器53能补偿温度变化的影响；所述pH转换器53为带有高阻抗输入电路的pH转换器。本实用新型采用了将pH电位测量、参比和温度补偿功能分开的三支分离式电极：低阻的测量电极、双液接可补充式参比电极和温度电极，能够稳定、准确、可靠的在线测量低电导率纯水的pH值，

进一步，所述调节液是强酸强碱盐溶液，例如氯化钾溶液，在本具体实施方式中，氯化钾溶液的浓度为3~3.5mol/L，在测量槽内，每100mL纯水投加0.2~0.4mL的氯化钾溶液。

本实用新型通过在待测纯水流体中投加中性的强酸强碱中性盐溶液提高纯水的导电性进而构建一套完整的测量系统以测量电导率范围低于10µs/cm以下的纯水的pH值，当然，本实用新型测量系统并不限于此，其同样适用于电导率小于50µs/cm的纯水场合。

下面详细描述本实用新型低电导率纯水的pH在线测量系统的工作过程。

（1）打开开关阀门111，开关阀门部分开启对超纯水做初步减压，减压调节阀112作1/4开度将待测超纯水水样压力减到0.05MPa以下。

（2）调节流量计113将待测水样流量调节到80～120 mL /min，并保持隔离罐2中的液位到达一半状态，持续进水，并确保已分别插入三支分离式电极：测量电极50、参比电极51和温度电极52，直至测量槽4内充满水样。

（3）开启控制阀31，按照每100mL水样投加0.2mL～0.4mL强酸强碱中性盐溶液的比例投加适当浓度的强酸强碱中性盐溶液。

（4）读取pH转换器53上的读数。

应用本实用新型低电导率纯水的pH在线测量系统对上海化学工业区某企业输送供用户使用的超纯水（电导率小于0.1µs/cm）进行pH在线测量，测量值稳定、准确，系统运行可靠。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，包括：一纯水预处理单元，包括用于导入纯水的纯水进样管和设置在所述纯水进样管通路上的流量及压力调节组件；一测量槽，所述测量槽与所述纯水进样管连通，所述纯水进样管将纯水导入所述测量槽内进行测量；一隔离罐，设置在所述纯水进样管的通路上，以避免测量槽内的调节液扩散进入与所述纯水进样管连通的纯水输入管中；一调节液投加单元，包括调节液进液管和设置在所述调节液进液管的通路上用于控制通路中调节液流量的控制阀，所述调节液进液管与所述测量槽连通，用于将调节液导入所述测量槽内；一pH电位测量与转换单元，包括测量电极、参比电极、温度电极和pH转换器，所述测量电极、参比电极和温度电极插入所述测量槽内，并分别与所述pH转换器电连接，以实现对测量槽内的纯水的pH值的测量。

2.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述调节液投加单元进一步还包括一调节液进液管支路，所述调节液进液管支路与所述参比电极连通，用于将调节液通入参比电极，以向所述参比电极中补充液体盐桥溶液。

3.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述调节液是强酸强碱中性盐溶液。

4.根据权利要求3所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述调节液是浓度为3~3.5mol/L的氯化钾溶液，在测量槽内，每100mL流入的待测纯水投加0.2~0.4mL的氯化钾溶液。

5.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，在所述测量槽中，调节液的入口临近纯水的入口，使纯水带动调节液流动，进而使调节液与纯水均匀混合。

6.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述测量槽为密闭结构，且所述测量槽采用导电材料制成。

7.根据权利要求6所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述测量槽采用不锈钢制成。

8.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述流量及压力调节组件包括沿所述纯水进样管的通路依次设置的开关阀门、减压调节阀及流量计，所述开关阀门及减压调节阀将所述纯水进样管中的纯水的压力降低至不大于0.05MPa，所述流量计控制所述纯水进样管中的纯水的流量为80~120mL/min。

9.根据权利要求1所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述参比电极是双液接可补充式参比电极，并且参比电极的外液接采用渗透性良好的材质以保证盐桥溶液快速稳定的渗出。

10.根据权利要求9所述的低电导率纯水的pH在线测量系统，其特征在于，所述参比电极的外液接的材质为陶瓷、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种。