染液pH檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、pH值檢測(cè)與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、科學(xué)研究等領(lǐng)域密切相關(guān)，其研究也備受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注。在染整行業(yè)，pH監(jiān)控是染色工藝過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，遺憾的是當(dāng)前普遍使用的檢測(cè)傳感器pH玻璃電極存在的一些不足，使其并不適用于染色過(guò)程復(fù)雜的染液環(huán)境的pH檢測(cè)，因此尋找一種有效的解決方案，具有重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　為此，本文提出了一種基于中性載體三正十二胺PVC膜pH電極染液pH檢測(cè)系統(tǒng)。首先從PVC膜pH電極結(jié)構(gòu)原理出發(fā)，運(yùn)用電化學(xué)原理，提

2、出pH電極制備方法及優(yōu)化方案，旨在克服當(dāng)前染色過(guò)程染液pH檢測(cè)所使用的傳統(tǒng)pH玻璃電極對(duì)染液pH檢測(cè)反應(yīng)遲緩、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差、不耐腐蝕、易破碎以及不易維護(hù)等缺陷。其次，結(jié)合自主研制的pH電極的特性，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)pH檢測(cè)軟硬件系統(tǒng)。
　　針對(duì)中性載體三正十二胺的PVC膜pH電極穩(wěn)定性欠佳、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，本課題研究了電極功能結(jié)構(gòu)以及各結(jié)構(gòu)對(duì)性能影響關(guān)系，提出以絲網(wǎng)印刷碳糊電極為基底，采用恒電位法電聚合制備固態(tài)導(dǎo)電聚合物PEDOT(PSS

3、)層作為固態(tài)電解質(zhì)，探討聚合方法、聚合電位、聚合電量對(duì)響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性的影響規(guī)律，制備并優(yōu)化得到具有高氧化還原電容及導(dǎo)電性良好的PEDOT薄膜；手動(dòng)滴涂含中性粒氫離子載體、以聚氯乙烯為支撐體的敏感膜，制備全固態(tài)平板型pH電極，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究敏感膜厚對(duì)電極性能影響并得到優(yōu)化的膜厚度。在不同的pH溶液中使用開(kāi)路電動(dòng)勢(shì)法測(cè)試pH電極性能，研究表明，經(jīng)固態(tài)電解質(zhì)及敏感膜厚優(yōu)化的電極靈敏度為-55.7±0.5mV/pH(r2>0.9980)(

4、24±1℃)，穩(wěn)定性、響應(yīng)速度等方面較以往基于三正十二胺的pH電極有了較大提升。相較傳統(tǒng)的主流工業(yè)用pH玻璃電極，本文所設(shè)計(jì)中性載體PVC膜pH電極在普通水溶液中的測(cè)量精度、檢測(cè)范圍上雖有所欠缺，但已足夠滿(mǎn)足染色過(guò)程pH檢測(cè)的要求；此外電極制備簡(jiǎn)易、維護(hù)成本低、易于微型化、不易破碎、更耐高溫、抗腐蝕性強(qiáng)等特性，在染色過(guò)程檢測(cè)應(yīng)用較玻璃pH電極更有優(yōu)勢(shì)。
　　針對(duì)阻抗匹配問(wèn)題，采用高阻抗低失調(diào)電壓ADA4505-2設(shè)計(jì)了電壓跟隨器以

5、保證信號(hào)完整性；針對(duì)pH高阻抗信號(hào)易受測(cè)量環(huán)境因素的干擾，選用高精度低失調(diào)電壓運(yùn)放芯片OPA335并設(shè)計(jì)了一階、二階低通濾波電路；為避免信號(hào)干擾，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了限幅消抖軟濾波算法；針對(duì)溫度對(duì)pH檢測(cè)的影響，本文設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)電路以及溫度補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)，提高pH換算準(zhǔn)確性。結(jié)合中性載體pH電極，該檢測(cè)軟硬件系統(tǒng)在染液pH檢測(cè)過(guò)程中表現(xiàn)出快速響應(yīng)特性以及良好的穩(wěn)定性，通過(guò)與以玻璃電極為傳感器的PHS-3C酸度計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)在染液p