pH调节

下面简要概述了pH的定义,pH值和pH调节系统中涉及的某些化学物质。对于某些人来说,这可能是微不足道的,但是对于其他许多人来说,这可能是有用的。下面提供的信息是我们在培训班和研讨会中提供的典型背景信息。

根据定义,pH是水中自由氢活性的量度,可以表示为:

pH = -log [H + ]

用更实际的术语(尽管并非在所有情况下在技术上都是正确的),pH都是水的游离酸度或游离碱度的量度。以0-14的比例测量,pH小于7.0的溶液是酸,而pH大于7.0的溶液是碱。用非常简单的术语,碱用于中和酸,而酸用于中和碱(术语苛性碱,碱,碱或碱,虽然不是真正的同义词,但经常可互换使用)。副产物通常是盐(可能溶解或可能不溶解)和水。

pH值为0-14。 pH值<7代表酸,pH值> 7是碱

中和反应

任何pH调节系统的任务是将过程物流的pH调节到定义的可接受排放范围内。在酸中和的情况下,将苛性碱(NaOH)添加到流出物流中以pH中和溶液。这种中和或滴定可以表示如下:

HCl + NaOH→NaCl + H 2 O

在上面显示的示例中,盐酸(HCl)用苛性碱(NaOH)中和,得到普通食盐(NaCl)和中性水。NaCl极易溶于水,但仍溶解在溶液中,几乎没有或没有固体生成。pH调节系统的任务是仅添加适量的苛性碱以达到所需的中和终点。由于pH滴定曲线的对数性质(记住上面的pH定义),这似乎并不那么简单。下面显示的滴定曲线以图形方式描绘了HCl和NaOH作为中和剂的中和过程。

滴定曲线

pH滴定曲线

上面的曲线是酸(HCl)的pH调节的实际滴定结果,起始pH为2.0,终止pH为11.0。稀氢氧化钠(NaOH)用作中和剂。短暂浏览曲线表明,pH中和或pH调节过程不是特别容易。在以上实施例中,添加10ml或NaOH以将pH从2.0增加至3.0。添加另外的1ml以将pH进一步升高至4.0,并且另外添加0.1ml以将pH升高至5.0。增加1 pH单位所需的苛性碱量是以前增加的1/10。

从7.0降到0.0,pH单位上的每个单位表示酸度增加了十倍。简而言之,需要大量的中和剂才能在高或低pH值下获得非常小的结果。然而,在中性状态或接近中性状态时,**添加极小的体积才能实现中和。这意味着pH调节系统**能够以极高的**度输送大量试剂。用于化学添加和混合的标准工业方法还不够。

曲线的陡峭部分,即接近中性(pH 7.0)的区域,是大多数工业废水**保持的范围。在某些情况下,例如去离子(DI)水,该曲线几乎是垂直的。在去离子水的情况下,仅在轻微的表面搅拌下掺入大气CO 2足以显着降低pH值。这里的要点是,pH调节过程不是线性过程,因此不适合于常规线性控制机制(即PID)。控制系统和注射机构**经过仔细考虑和精心设计。

当今工业中有两种基本系统架构在使用。它们是批处理和连续批处理系统。下面提供了这些体系结构的简要概述。