غلبه بر محیط های خورنده برای اندازه گیری pH در محلول های آب نمکی

محیط‌های فرآیند خورنده برای کسی که با تولید کلر قلیایی آشنا است، تازگی ندارد. که با الکترولیز محلول نمک قلیایی و هیدروکسید سدیم / سود سوزآور (NaOH) تولید می کند. در واقع، در صنایع مختلف، تولیدکنندگانی که از آب نمک استفاده می‌کنند باید دستگاه‌های اندازه‌گیری pH را اغلب پس از خوردگی و سایر عوامل مانند گرفتگی آن‌ها جایگزین کنند.

اما لزومی ندارد که چنین باشد. این مقاله دوم از این سری به این موضوع می پردازد که چرا خوردگی برای دستگاه های اندازه گیری pH معمولی یک مشکل بوده است – اما این برای دستگاه های اندازه گیری pH  از نوآوری های جدید مشکلی نیست. ( برای قسمت اول مجموعه مقالات وبلاگ اینجا را کلیک کنید )

اهمیت اندازه گیری pH در محلول های آب نمک

از آنجایی که محلول آب نمک برای تولید کلر، هیدروکسید سدیم و هیدروژن تحت الکترولیز قرار می گیرد، اسیدیته باید به طور دقیق برای بهینه سازی فرآیند اندازه گیری شود. زیرا اندازه گیری pH برای کنترل دوز شیمیایی استفاده می شود. اگر اندازه گیری pH نادرست باشد، دوز مواد شیمیایی نادرست خواهد بود.

تولیدکنندگان با اندازه‌گیری، نظارت و مدیریت موفقیت‌آمیز pH در محلول‌های آب نمک، کارایی عملیات را بهبود می‌بخشند، برخی از فعالیت‌های تعمیر و نگهداری را حذف می‌کنند و از حوادث جلوگیری می‌کنند.

شرایط خورنده بر اندازه گیری معمولی pH تأثیر می گذارد

در فرآیندهای تولید کلری-قلیایی از مواد خورنده استفاده شده و گاهی حتی مواد خورنده تولید می گردد: اسید هیدروکلریک (HCl) فلزات را تجزیه می کند در حالی که مایع کلر (Cl2) به پلاستیک ها و الاستومرها حمله می کند. در خصوص دستگاه های اندازه گیری، شرایط موجود از طریق پوشش های اتصالات و یا خود اتصال، عمر سنسور را کوتاه می کند. در این شرایط شیمیایی فرآیند همچنین اغلب غشای شیشه ای نیز دچار خوردگی می شود و حسگرهای pH مسموم می گردد.

باید توجه داشت که انتخاب جنس مواد نقش مهمی در طول عمر و عملکرد سنسور دارد. مواد متداول در دستگاه‌های معمولی اندازه‌گیری pH شامل پلاستیک پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF)، پوشش‌های صنعتی تفلون ™ perfluoroalkoxy (PFA) و شیشه‌های همه منظوره هستند. هر یک از این مواد تا حدی دچار خوردگی می شوند. اما راه حل واقعی این مشکل در تکنیک های مهندسی و شکل طراحی حسگر و بطور کلی تمامیت دستگاه نهفته است.

آب نمک کلردار می تواند از طریق اتصال متخلخل وارد سنسور دستگاه pH متر شود و باعث مسمومیت الکترود و تغییر محلول الکترولیت داخلی سنسور شود. این عمل می تواند باعث تاخیر در سنجش و یا عدم صحت ارقام دستگاه اندازه گیری گردد. ایجاد اتصالات دوگانه، و سیستم تحت فشار و طراحی پل نمک می توانند به رفع این مشکل کمک کنند. اما تنها راه برای غلبه قطعی به این مشکل، جستجوی راه حل برای جایگزینی سیستم مرجع است.

جریان های حلقه زمین نیز بر روی خطوط الکترولیز کارخانه جات تأثیر می گذارند. آب نمک کلردار اغلب در نزدیکی سلول های الکترولیز اندازه گیری می گردد. جایی که شدت جریان بسیار بالایی وجود دارد که باعث ایجاد میدان جریان های حلقه زمین در مدار سنسور pH متر شده و طول عمر دستگاه را کوتاه می کند.

اگر اتصال به زمین یا ارت آنالایزر و سنسور به شکل مناسبی انجام نشده باشد، چندین نقطه اتصال به زمین بوجود خواهد آمد – در سنسور، آنالایزر و لوله‌کشی فرآیند – در این صورت اختلاف پتانسیل جریانی ایجاد می‌کند که از آن عبور می‌کند و حسگر مرجع را از بین می‌برد.

اندازه گیری اختلاف pH و نوآوری

همزمان با در نظر داشتن محیط زیست، همکاری بین شرکت Yokogawa و یک کاربر دستگاه های اندازه‌گیری pH صورت پذیرت و روشی نوآورانه برای طراحی دستگاه اندازه‌گیری pH با عمر طولانی، دقیق و سازگار مناسب برای شرایط خورنده ابداع گردید.

این نوآوری مشترک منجر به – در میان چیزهای دیگر – حذف یک سیستم مرجع سنتی pH شد در حالی که همچنان اندازه‌گیری‌ پایدار، دقیق و قابل اعتماد را ارائه می دهد. در این راه حل جدید، فناوری اندازه گیری سدیم توسط الکترود با الکترود اندازه گیری pH بصورت سنتی تلفیق شده است. که البته استحکام سنسور FU20 یوکوگاوا نیز به این محصول اضافه شده است. بخش مرجع سنسور به طور کامل در یک شیشه مقاوم در برابر دما قرار دارد. که یک خروجی mV مطابق با غلظت کاتیون فرآیند را فراهم می کند.

فناوری دیفرانسیل نیاز به اتصال را در فرآیند حذف می کند، بنابراین احتمال مسموم شدن محلول مرجع از بین می رود. از آنجا که اتصال با مایع وجود ندارد، سنسورها رسوب و جرم نگرفته و یا دچار گرفتگی نمی گردد. و هیچ راهی برای تأثیر فرآیند بر الکترولیت وجود نخواهد داشت.

پس در نهایت نتیجه چه خواهد بود؟
هزینه های تعمیر و نگهداری کاهش می یابد زیرا شما باید کمتر در محل باشید.

اندازه‌گیری‌ها دقیق‌تر هستند که منجر به حوادث کمتری می‌شود.

بعدی در سری مقالات

دماهای بالا همیشه موجود در بسیاری از محلول های آب نمک نباید مانع عملکرد دستگاه اندازه گیری pH شود.

برای راهنمایی های مفید در مورد چگونگی افزایش طول عمر سنسور pH، کتاب الکترونیکی طول عمر سنسور pH Yokogawa را دانلود کنید تا نکات پایه را بررسی نمایید.