改进电极,实现PPB级钠离子浓度的静态测量
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用户基本上是用静态法测量ppb的Na+浓度,动态测量不大被接受。在国内,用电极法在实验室中测量Na+的浓度已有几十年了,国家也于89年颁布了两个标准GB
12155-89《锅炉用水和冷却水分析方法 钠的测量 动态法》、GB 12156-89《锅炉用水和冷却水分析方法 钠的 测量 静态法》,这两个标准中明确指出:静态法的适用范围是230μg/L以上的水样。人们也普遍认为采用动态法测量时参比电极对测量电极的干扰小,可以提高检测精度,并可得到较好的重复性。
但在实际应用中,特别是在火力发电厂中,人们一直使用静态法测量ppb级的Na+的浓度。前两年,我们也生产了一批动态测量的水路投放市场,听到了很多的反对意见,主要集中为以下几点:
A、嫌麻烦 动态测量的水路既要进行高浓度的标定,又要进行超低浓度的测量,结构上就不会很简单,
使用起来比在烧杯中测试麻烦多了。如果水路还要加上自动碱化,就更加复杂了。水路本身的使用和维护倒反多给用户多添了不少的麻烦。
B、水样耗量大 动态测量的水路较长,各个水样测量之间水路的清洗需要的水样较多,同时测量时还需要较多的水样,水样总的需要量比静态测试多3~5倍。这样造成在电厂中取回来的水样作完含钠量测试后就不够了,无法再做pH或电导率等的测试了。这是许多用户反应最强列的一点。
我们在电厂几乎没发现愿意用动态法做实验室的Na+浓度测量的用户。
6801/6802不适合电厂ppb级Na+浓度的静态测量
电厂的水样含钠量很低,如蒸汽的钠含量只有几个ppb,阳床出口的水样钠含量稍高,也只有几十到200ppb 左右。几十年来,人们虽然一直使用在6801/6802,但对其性能满意的很少。现将现象总结如下
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稳定性差 |
表现为二次表上的显示值在不停地变,先从高变到低,又从低变到高,没有一个稳定的读数,或稳
定时间太短,这是最让人头痛的问题。从参比电极渗透出的K+对测量电极的干扰是主要原因之一。 |
重复性差 |
同一水样重复几次测量的测值相差较大,既使对同一个标液反复测几次也存在较大的误差。 |
测值偏高 |
用6801/6802做静态测试总是比动态测试或在线表的测值高许多,极少见到测到2~3个ppb的时候,
"实验室钠表的测值无法与在线表的测值比较"几乎已成定论。检测下限’偏高,这是6801的通病。测值不准和漂移的另外一个原因就是802这种甘汞电极其电位随温度变化较大(温度系数为-0.65mV/℃),温度变化10℃,电位就要变化6.5mV,相当与0.1pNa。使得电极在不同温度的水样之间切换时,电位来不及稳定。几十年前设计时之所以选用甘汞电极做参比,主要是考虑到甘汞电极在固定温度上电位
比较稳定,而Ag/AgCl参比电极易发生AgCl镀层脱落而使电位不稳。l现在,Ag/AgCl参比电极的制作技术发展了,以前的问题已不存在。 |
质量难以保证 |
6801/6802作为已有几十年历史的老产品,国内生产的厂家很多,市面上很容易买到,
其质量很难保证,有时买回来的是存放了很长时间的产品,或一批中有许多支不合格。 |
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指针式仪表掩盖了电极的缺陷
目前,众多的用户使用的仪表还是几十年前的DWS51,指针显示、分段测量。这种模拟式的仪表读数不稳定时指针摆幅较小,易给人‘稳定性好’的错觉。更严重的是,使用者无法知道电极零点和斜率的准确具体值,从而无法对电极的性能及性能的变化进行准确的判断。可能电极的零点已经发生了较大的偏移,或者斜率根本不满足要求,但只要电位器旋钮能调整过来,标定照样完成,而用户根本不知道电极的性能已经不行了,无法得到准确的测试结果。
相反,功能完善的智能化仪表(如我们生产的DWS-803、DWS-51)更能显示出电极的问题。各种参数全
部有具体的数字,可以很好地跟踪电极的变化。
提高pNa测量电极的检测下限
一般说来,玻璃电极的检测下限主要由敏感膜的溶解度决定。膜物质的溶解度越小,电极的检测下限就越低。这是因为从膜上溶解下来的离子可以成为被电极响应的离子,或成为干扰的离子,反过来影响电极的测量。我们生产的钠电极2801、8801采用特殊的配方,在最高达1700℃的高温下经24小时的熔炼而成,膜的硬度大大提高,溶解度大为减少,检测下限可达到0.2μg/L,完全满足电厂各种水质的测试要求。
改进参比电极和盐桥溶液,减小对测量电极的污染
静态测量时,测量电极和参比电极一般是同时放在一个50ml的塑料烧杯中,从6802渗透出的KCl盐桥溶液会迅速充满水样,越积越多。因pNa测量电极对K+有较强的选择性,而产生相应的电位输出,使测量值不停的增大。我们生产的2801、8801采用对测量电极干扰很小的稀有金属的氯盐溶液,pNa电极对它的响应很小,测试时稳定时间相当长,可以达到几分钟。同时采用Ag/AgCl参比电极,得到较好的温度特性。
注意:最近我们发现有的仪表厂家觉得我们的电极性能较好,可能认为主要原因是盐桥溶液配方好,就将买来的6802的内充液倒掉,灌上与我们相同的内充液,再配上买来的6801卖给电厂的用户。这种做法在技术上是完全错误的。根本无法保证参比电极本身电位的稳定,会不停地变。即使刚开始的几次测试还凑合,几天以后,零点会发生较大的变化,甚至标出的斜率只有正常值的60%,无法使用。
小知识:
钠标液具有很小的温度特性,温度变化时其浓度值基本不变。这与pH的标准缓充液的很明显的温度特 性不一样。在实际工作中的意义就是:pNa4或pNa5的标液在任何温度下测都应该显示pNa4或pNa5. |
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