流動(dòng)電流滴定法測(cè)量膠體電荷

北京因斯泰克自動(dòng)化技術(shù)有限公司 屈力華 編著

• 簡(jiǎn)介

在造紙廠生產(chǎn)過程中，為了去除水里的膠體電荷（俗稱陰離子垃圾），需要準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量方法，進(jìn)而準(zhǔn)確地投加化學(xué)品，提高生產(chǎn)率、減少生產(chǎn)成本。

在水處理行業(yè)，為了去除水中的顆粒物，也需要準(zhǔn)確地測(cè)量水里膠體電荷的數(shù)量，進(jìn)而優(yōu)化絮凝劑添加。目前，國(guó)內(nèi)很多水廠采用的燒杯實(shí)驗(yàn)法，就是為了確定添加絮凝劑的數(shù)量。但是此方法準(zhǔn)確性差，耗時(shí)長(zhǎng)。

當(dāng)前上廣泛使用流動(dòng)電流滴定法測(cè)量膠體電荷。

膠體電荷的測(cè)量需要做二個(gè)事情，一是膠體滴定，滴定液通常是聚合電解質(zhì)，二是滴定終點(diǎn)檢測(cè)，即樣品中達(dá)到電荷中和，即達(dá)到零電荷值或零ZETA電位值。

盡管有其它膠體電荷的檢測(cè)方法，但是流動(dòng)電流滴定法已經(jīng)成為應(yīng)用zui廣泛的膠體電荷檢測(cè)方法，特別是在造紙、水處理等行業(yè)。

• 流動(dòng)電流電荷分析儀

下面是一款在美國(guó)被廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室電荷分析儀，

從這款儀器中，不難發(fā)現(xiàn)流動(dòng)電流滴定法被廣泛應(yīng)用的原因：

1. 分析儀器的機(jī)械部件簡(jiǎn)單、耐用、易于更換。
2. 儀器不需要校準(zhǔn)。
3. 分析方法不要求任何目視分析。
4. 分析方法可以自動(dòng)操作。

下圖是流動(dòng)電流滴定法的電荷分析儀結(jié)構(gòu)圖。

典型的流動(dòng)電流電荷分析儀包括測(cè)量單元（探頭）和電子電路單元，測(cè)量單元由可以上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和活塞缸，在活塞缸中部和底部的二個(gè)測(cè)量電極以及連接導(dǎo)線構(gòu)成。制造活塞和活塞缸zui常用的材料是聚四氟乙烯（PTFE）。

電荷分析儀的測(cè)量原理：通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，精密的活塞在活塞缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生液體的流動(dòng)。活塞與活塞缸之間的環(huán)形空間充滿了被檢測(cè)的樣品流體，樣品中的膠體顆粒會(huì)暫時(shí)吸附在活塞和活塞缸壁上，其表面的凈電荷靜電吸引標(biāo)準(zhǔn)液中的相反電性的離子，進(jìn)行中和作用。離子的布朗運(yùn)動(dòng)形成了離子的雙電層分布，在外層的離子脫離吸引力隨著液體流動(dòng)，會(huì)在兩個(gè)電極間產(chǎn)生電流，然后通過整流和放大，使得具有極性的流動(dòng)電流值直接顯示在儀器顯示屏上。

實(shí)驗(yàn)室電荷分析儀使用聚合電解質(zhì)（聚合物）或絮凝劑做滴定標(biāo)準(zhǔn)液來確定樣品的電荷需求量。常用的聚合物陰離子標(biāo)準(zhǔn)液為PVS-Na (0.001N)或PVS-K（0.001N），陽離子標(biāo)準(zhǔn)液為Poly-DADMAC (0.001N)。

實(shí)驗(yàn)室電荷分析儀有自動(dòng)型和手動(dòng)型。自動(dòng)型配有自動(dòng)滴定儀，可根據(jù)輸入的參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出電荷需求量。 手動(dòng)型沒有配置自動(dòng)滴定儀，需要用戶使用手動(dòng)或半自動(dòng)滴定儀滴加標(biāo)準(zhǔn)液，達(dá)到滴定終點(diǎn)后，手動(dòng)計(jì)算出電荷需求量。計(jì)算公式如下：

電荷需求量（ueq/L）= 消耗的滴定液(ml)×滴定液當(dāng)量濃度(eq/L)×1,000,000 / 樣品容量(ml)

eq/L – 當(dāng)量每升

ueq/L – 微當(dāng)量每升

電荷需求量（ppm）= 消耗的滴定液(ml)×滴定液濃度(%)×1,000,000 / 樣品容量(ml)

采用大容量水樣測(cè)試功能的實(shí)驗(yàn)室電荷分析儀使得用戶能夠更準(zhǔn)確地用未稀釋的絮凝劑滴加水樣（需要用微量移液管），特別適合滴加PAC（聚合氯化鋁）或ACH（堿式氯化鋁）。