基于ATmega128和μC/OS-II的在線鈉離子分析儀的設(shè)計(jì)
1 引言
水和蒸汽是熱力系統(tǒng)中的鍋爐、汽輪機(jī)、過熱器等設(shè)備的重要工作介質(zhì)。當(dāng)火力發(fā)電廠正常運(yùn)行時(shí),熱力設(shè)備中都有水或蒸汽在流動(dòng)。水、汽的品質(zhì)都有規(guī)定的指標(biāo),一旦水、汽品質(zhì)的指標(biāo)超標(biāo),就會(huì)加速熱力設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢和積鹽。當(dāng)水汽中攜帶一些含鈉的雜質(zhì)時(shí),將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)金屬材料的點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞,這些腐蝕通常會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。嚴(yán)重時(shí)甚至造成重大事故。鈉離子含量是發(fā)電廠水汽品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。因此,為防止結(jié)垢、結(jié)鹽,減緩系統(tǒng)中金屬部件的腐蝕。保證系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須對電廠水汽系統(tǒng)中鈉離子含量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測和控制。
2 測量原理
鈉離子的測量是基于電化學(xué)中的電位分析法,由測量電極和參比電極及待測溶液構(gòu)成原電池。測量電極是對鈉離子具有選擇性的玻璃電極,參比電極的電位保持恒定。當(dāng)測量電極與參比電極同時(shí)浸入溶液后,即組成測量電池對,圖1給出測量電池的示意圖。其中鈉測量電極的電位隨溶液中鈉離子的濃度符合能斯特方程式:
式中:E為鈉電極電位;E0為鈉電極的理論等電位點(diǎn)電位;R為氣體常數(shù),R=8.317 J/(mol.K),T為溶液的絕對溫度,T=273+t,K;F為法拉第常數(shù),F(xiàn)=9.649×104 C/mol;C為鈉離子的濃度,ppb;f為鈉離子活度系數(shù),對于1 000 ppb以下的稀溶液f≈1。由鈉離子選擇性電極、參比電極以及待測溶液構(gòu)成測量電池,通過一個(gè)高阻抗的毫伏計(jì)對被測溶液進(jìn)行精確的電位測量,從而可直接測定溶液中鈉離子的含量。
3 水路設(shè)計(jì)
對鈉有選擇性的玻璃電極對氫離子的響應(yīng)比對鈉離子響應(yīng)還敏感,所以氫離子是鈉測量時(shí)主要的干擾源,要用堿性試劑加以抑制。在對Na+的測量過程中需要合適的水路設(shè)計(jì),對水樣進(jìn)行恒流,堿化。水路設(shè)計(jì)及工作過程如圖2所示。
評(píng)論