解成松（亞洲硅業(yè)（青海）有限公司，青海 西寧 810007）

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在線pH計(jì)在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的應(yīng)用

解成松
（亞洲硅業(yè)（青海）有限公司，青海 西寧 810007）

摘 要：pH計(jì)是用來測溶液酸堿度的儀器，本文主要介紹了pH計(jì)在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題和改造措施，以及對pH計(jì)探頭的維護(hù)保養(yǎng)等。

關(guān)鍵詞：pH計(jì)；蒸汽凝液；技術(shù)改進(jìn)；維護(hù)保養(yǎng)

一、概述

近年來，隨著多晶硅行業(yè)的興起，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，多晶硅生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中pH計(jì)的使用越來越普及，越來越重要。但其測量的精度和準(zhǔn)確性一直是個(gè)難題，且維護(hù)工作量大。在多晶硅企業(yè)中，在不同的介質(zhì)中使用的pH計(jì)的性能、特點(diǎn)、選型等差別別較大。本文主要對安裝在蒸汽凝液管道中的pH計(jì)的使用和技術(shù)改進(jìn)以及對pH計(jì)探頭的維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行探討。

二、pH計(jì)在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的使用

pH計(jì)分析儀是以電位測定法來測量溶液pH值的，因此pH計(jì)除了能測量溶液的pH值以外，還可以測量電池的電動勢。pH計(jì)探頭主要由玻璃電極和參比電極組成，玻璃電極對pH敏感，而參比電極的電位穩(wěn)定。將pH計(jì)放入同一溶液中，其玻璃電極和參比電極就構(gòu)成了一個(gè)原電池，而這個(gè)原電池的電位，就是這玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。而pH計(jì)參比電極電位是一個(gè)穩(wěn)定值，那么在溫度和壓力保持穩(wěn)定的情況下，溶液和電極所組成的原電池的電位變化，只和玻璃電極的電位有關(guān)，而玻璃電極的電位取決于待測溶液的pH值，因此通過對電位的變化測量，就可以得出pH溶液的pH值。

在多晶硅行業(yè)生產(chǎn)過程中蒸汽凝液屬氣液混合體，溫度一般在150℃左右，壓力在0.6MPa～0.8MPa，在這樣的介質(zhì)中所使用的pH計(jì)要求也比較高，不但要承受高溫，還要承受高壓，所以對pH計(jì)探頭的要求就比較高。在平時(shí)維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH計(jì)取樣管前端截止閥損壞時(shí)，或管道內(nèi)壓力增大時(shí)，因pH計(jì)探頭與取樣點(diǎn)距離過近，壓力直接沖擊pH計(jì)探頭，導(dǎo)pH計(jì)探頭表面產(chǎn)生裂紋或破碎。所以在pH計(jì)的選型中，本單位主要使用的是日本橫河和梅特勒的進(jìn)口探頭，但此類探頭價(jià)格比較昂貴，使用壽命一年左右，一次購買成本較高，為此，為了節(jié)約成本，保證公司持續(xù)長久的運(yùn)行，對其進(jìn)行改造，意義深遠(yuǎn)。

三、pH計(jì)在多晶硅行業(yè)蒸汽凝液中的技術(shù)改進(jìn)

改造的主要目的是在保證測量精確的前提下，節(jié)約成本，提高效益。所以本文針對所述的pH計(jì)主要闡述以下三個(gè)方面的改造。

（一）將高溫高壓的蒸汽凝液經(jīng)過改造，變成常溫常壓的蒸汽凝液，延長探頭的使用壽命，從而降低成本。在此改造中制作了一個(gè)降溫減壓裝置，如圖1所示，其主要改造過程如下：所測的蒸汽凝液經(jīng)截止閥（4）截流，流進(jìn)Φ10不銹鋼管盤管（9），盤管約共15圈，在冷卻水的作用下，（150℃左右）蒸汽凝液逐步降至30℃左右，經(jīng)過濾器（13）過濾，流進(jìn)流通池，pH計(jì)探頭（11）進(jìn)行pH值檢測，檢測信號經(jīng)pH計(jì)變送器（18）處理，轉(zhuǎn)換成4MA～20MA輸出。經(jīng)檢測的樣品經(jīng)截止閥（19）流出至地溝（22）。與此同時(shí)，冷卻水經(jīng)截止閥（6）流進(jìn)冷卻罐（7），對（150℃左右）蒸汽凝液進(jìn)行冷卻，后經(jīng)截止閥（2）流出到循環(huán)水主管道，冷卻水可循環(huán)使用。此裝置能使150℃左右的蒸汽凝液得到足夠的冷卻，所以對檢測結(jié)果不會造成滯后現(xiàn)象。樣品流出管線中的截止閥（19）可全打開，使pH計(jì)探頭處于常壓狀態(tài)下，有效地延長了pH計(jì)探頭的使用壽命。流通池（12）中始終充滿被檢測樣品，不會產(chǎn)生氣泡，使檢測數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。截止閥（10）可定期排污。保持冷卻罐內(nèi)清潔。

（二）將昂貴的進(jìn)口探頭改為廉價(jià)的國產(chǎn)探頭。將高溫高壓的蒸汽凝液改造變?yōu)槌爻旱恼羝汉?，選用國產(chǎn)探頭也是一個(gè)很不錯(cuò)的節(jié)約成本的方法，本公司與pH計(jì)探頭生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通后，生產(chǎn)出與進(jìn)口表頭相匹配的探頭進(jìn)行替換，國產(chǎn)探頭價(jià)格低廉且經(jīng)過使用，效果極佳。

（三）將流通池前后進(jìn)出口的不銹鋼管改為塑料軟管，將流通池固定于絕緣立柱上（與管道和大地絕緣）。在pH計(jì)的測量過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過上述兩項(xiàng)改造后，部分pH計(jì)的測量由于管道無接地或接地不良、管道帶有靜電、二次表頭接地不良、pH計(jì)探頭內(nèi)部無接地線等等，影響電極，造成其電位不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致pH計(jì)測量不準(zhǔn)，波動大。經(jīng)過改造后pH計(jì)顯示穩(wěn)定且使用效果較好。

四、pH計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)

在長期的使用過程中，pH計(jì)玻璃探頭的敏感度會降低，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)。為此，定期對pH計(jì)維護(hù)保養(yǎng)是不可缺少的且在拆卸和安裝pH計(jì)探頭時(shí)要特別小心謹(jǐn)慎，防止玻璃電極破裂。蒸汽凝液中pH計(jì)的定期維護(hù)包括：

圖1　

（1）定期清洗pH計(jì)探頭上的污垢，用軟毛刷蘸上稀鹽酸或清水輕刷玻璃電極，使電極表面污垢完全清除；

（2）當(dāng)清洗完探頭后，如不馬上安裝，則一定要將探頭暫時(shí)放置在水中，不得空干放置，如短期不用，可放置于4.0 的pH緩沖液中，長時(shí)間不用，可放置在3mol的KCL溶液中；

（3）檢查電極內(nèi)填充液是否渾濁、變色，電極是否破損、開裂；

（4）定期用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行標(biāo)定。除了定期清洗探頭和定期校驗(yàn)外，還要定期用pH試紙對在線儀表進(jìn)行比對。一旦測量結(jié)果與試紙檢測結(jié)果相差太大，就需要重新清洗傳感器和進(jìn)行校驗(yàn)。

（5）定期更換pH探頭，將拆下的探頭進(jìn)行保養(yǎng)，一般保存在3mol的氯化鉀溶液中。

參考文獻(xiàn)

[1]肖薇薇.淺談pH計(jì)的使用與維護(hù)[J].江西化工，2007（04）.

[2]張絢.工業(yè)pH計(jì)電極常見問題的維護(hù)和使用保養(yǎng)[J].科技信息，2012（32）.

中圖分類號：TQ083

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