粗H2O2在线PH计稳定性提高

2022-10-12

1 现有技术状况及其存在的缺点

从双氧水生产发展过程可以了解到其生产方式是如同大多数事物的发展一样:从复杂到简单的历程, 目前主要生产方法有碱性制备法、酸性中和法、硫酸电解法和2—乙基蒽醌法。

1.1 碱性过氧化氢制法工艺

生产碱性过氧化氢主要使用的是含醌空气电极, 具体而言就是每对电极组成是由阳极板、塑料网、阳离子隔膜以及含醒空气阴极, 该方法的电极工作区的上、下两端设有分配室用于进入流体和收集室用来排出流体, 为了控制其流量, 流体进口处都设有节流孔, 其中多组元电极采用有限制的偶极串联接法, 加长阳极循环碱水进、出口用的塑料软管后再接至集液总管, 多组元电极组由单元极板组装。

1.2 磷酸中和法生产工艺

该方法首先是对于过氧化钠溶液进行中和处理, 具体是采用磷酸或磷酸二氢钠将过氧化钠水溶液中和至p H9.0到9.7, 呈现弱碱性, 使混合溶液中生成大量的磷酸氢钠和双氧水;接着对混合液进行降温处理, 将混合液降温冷却到正5, 再到负5摄氏度, 目的在于将绝大部分磷酸氢钠以十水磷酸钠水合物形式析出, 接着使用离心分离器, 将生成的混合液进行离心分离, 即将十水磷酸钠水合物分离出来, 最后的混合液中只含有少量的少量磷酸氢钠大部分都是过氧化氢水溶液, 将这种混合液进行蒸发和分馏, 可以得到约30%双氧水产品。

1.3 电解硫酸法生产工艺

该方法相对最简单, 采用电解法电解浓度为60%的硫酸, 可以得到过二硫酸, 接着采取水解就可以得到浓度为95%的双氧水溶液, 当然该方法存在一定的危险性。

1.4 一乙基蒽醌法生产工艺

目前已经工业化的生产方式是采用2一乙基蒽醌 (EAQ) 法进行生产。2一乙基蒽醌处于一定温度与压力下, 与氢气通过特定的催化剂作用, 发生化学反应最终反应生成2一乙基氢蒽醌, 2一乙基氢蒽醌能在一定温度压力下与氧发生氧化还原反应后, 就可以生成2一乙基蒽醌和过氧化氢。该方法简单, 不会造成浪费, 相当于氢与氧生成了双氧水。

从上述的四种工艺方案可知, 在双氧水生产工艺过程中, 工艺上需要对双氧水稳定性的指标进行时刻监控, 即对双氧水的酸度和PH值两个指标进行时刻监控, 同时这两个指标也是后续纯化工艺的基本要求与重要的参数, 假如双氧水的酸度和PH控制过程出现问题, 会造成大量的双氧水分解, 将会产生非常严重的工艺安全事故;同时在纯化和蒸馏的过程中, 如果其PH控制不好, 会造成大量的双氧水的年费, 降低纯化的效果。

与此同时酸碱度合适与否, 不仅仅对双氧水的生产反应有着影响, 而且还对生产安全有着重要影响。因此在生产过程中必须严格控制好工作液碱度、氧化液酸度以及萃取液酸度, 还要避免干燥塔的大量带碱, 尤其是要避免氧化液呈碱性, 这样才能能确保生产的稳定运行。

2 在线PH计的结构和工作原理

在双氧水的生产工艺流程中, 我们常常使用在线PH计来实时监控双氧水的酸度和PH。

在线PH计, 其检测原理在于电化学原理, 其检测方式一般为扩散式或吸入等方式, 具体而言在于目标溶液 (H2O2溶液) 进入探头后, 探头内部的传感器会迅速感应信号并基于目标溶液 (H2O2溶液) 的浓度产生相应的反馈电量信号。其数值的大小通常用电位法测量, 即采参比电极其有用恒定电位和一个测量电极组成原电池, 该原电池电动势的大小不仅仅取决于待测溶液中氢离子的浓度的大小, 而且还取决于待测溶液的酸碱度。测量电极上有对PH值反应特别灵敏的特殊玻璃探头, 其是一种特殊玻璃制成的, 其具有导电性以及能渗透氢离子的能力。当玻璃探头和氢离子一接触, 就会马上产生感应电势, 其大小取决于氢离子的浓度, 其定量的计算公式为:

式中, U为探头电势值;U0为溶液为中性时的电势值;R是一个常数;T为绝对温度;n是H+=1时离子负载;H+-为氢离子活度;F为法拉第常数。

产生的电势是通过悬吊在氯化钾溶液中的银丝对照参比电极测到的, PH值不同, 决定了产生的对应电势的不同, 其电势大小经过PH变送器转换成标准信号4—20m A输出, 在线PH计测量系统见图1。

在线PH计一般都能够进行长时间的连续工作, 其广泛应用于石油化工、工业生产、冶炼锻造、资源能源、施工行业以及环境与环保行业, 能够在一定程度上满足现在工业生产的需求, 但是其检测过程相对比较复杂, 检测过程中相应的电极、电解液等等一系列的稳定性难以得到有效地保障, 经常会出现检测出来的H2O2的PH值不稳定的情况, 经常出现较大的偏差, 所以可信度较低, 进而会对后续工业生产过程造成不良的影响。为了有效地提高在线PH仪的稳定性, 我们可以采取一种简单可行的方案, 其检测使用的探针我们可以采用相应的技术在一种特定的溶液中因探针上H2O2浓度不同, 其在特殊溶液中探针上的电极的反应情况不同, 然后在根据在H2O2溶液中和在特殊溶液中的探针上电极的对比情况来进行标定, 进行对比或者校正待测溶液中的H2O2的浓度。该方法简单可行, 对设备没有特殊要求, 能够适应于任何情况下, 其技术原理图示如图2所示:

3 现场应用及效果

经过长时间的尝试与实践, 只要我们在保证特殊溶液的基础上, 作为比较的标准探针的质量是可靠而且检测结果相比于传统的在线PH计的结果是准确的、稳定的, 不会出现较大的波动以及没有出现结果错误的情况, 经过长时间的反复观察和不间断的取样对比, 我们发现改进后的整个在线监控的系统非常的稳定和准确度也得到了提升, 这样在双氧水生产过程中可以非常有效的利用在线PH计得到的数据进行生产上稳定剂的调整, 保证整个生产线可以稳定的安全的进行生产, 确保企业效益与利润。