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5.4 分析液相混合物组份的仪表选型
5.4.1 酸、碱溶液的浓度测量，除氢离子浓度及密度式硫酸浓度计外，都是根据溶液
的电导率与浓度的线性关系制成的电导或电磁浓度计，使用时，应注意被测介质的电导
率与其浓度的线性范围和温度的影响。
与电 导 式 浓度计相比，电磁浓度计由于测量元件不与被测介质接触，而且将测量元
件密封在耐腐性很好的聚丙烯或陶瓷材料内，故可用于各种浓度范围的酸、碱浓度测
量。
现在 市 场 上普遍采用的酸度计是固体甘汞电极，省去氯化钾溶液，并将高阻变换器
与发送器装配为一体，提高了抗干扰能力，传输距离与一般电动仪表相近，可达百米以
上，玻璃电极为拆卸式，便于清洗更换。
氢离 子 浓 度计的测量电极因采用玻璃电极，精确度、再现性较高，但抗污染能力差，
易碎。为了克服玻璃电极的这些弊病，许多用户曾采用锑电极、钨电极等金属电极作为
测量电极，用于较粘滞或污染物较多的液体的测量并取得了一定效果。但这些金属电极
使用在氧化性介质中，其电极电位发生变化，因而精确度较差。
玻璃 电 极 和金属电极在用于较高浓度的酸、碱(pH <2 或pH> 1 0)溶液时，仪表出
12 0
现非线性，所以，应尽量避免使用在高浓度的溶液中。
5.4.3 目前液位比密度(密度)计多用于炼油系统监督油品质量。超声波法需以实验
数据为依据，进行个别标定。理论上讲只要比密度的变化能引起超声波反射时间变化的
液体介质都可采用此法，但目前定型的检测仪只能检测变化大于20wS以上的时间信
号。
科 氏力 质 量流量计是用振动的原理，也能测量密度。它是一种很成熟的密度计，用
于各种行业的液体密度测量。
，射 线 密 度计也是一种很好的密度计，它的放射源及其容器均经防护设计制造，在
工作状态下，周围剂量符合国家规定的安全标准。
各种 水 质 的电导率范围大致如下:
I业 用 水 、 河水 10一500WS·cm一’;
锅炉 用 纯 水 0.5一lows·cm-1;
高纯 度 水 0.05一lws·cm- lo
电导 率 分 析仪在化工生产中多用于监视锅炉用水中含杂质离子的总量，一般安装
在离子交换器的出口。
当阳 离 子 交换树脂接近失效时，首先泄漏钠离子;而阴离子交换树脂接近失效时，
首先泄漏硅酸根离子。工业电导仪只能测定水中含阳、阴离子的总电导率，在一定程度
上可对水质起监测作用，但不如钠离子浓度计和硅酸根浓度计灵敏。
工业 电 导 仪一般有一个基本量程、两个参考量程，测量范围在基本量程内，测量精
确度为t3 .00%，若在参考量程内，则测量精确度为t5 .00 %。
阳 (阴 )离 子交换器失效监督仪也是采用电导原理，但该表将被测水用阳(阴)离子
交换树脂处理后作为参比液，用以消除因水质和水温变化所引起的干扰，使仪表指示较
稳定。
5.4.4中3 钠离子浓度计所用的选择电极易受氢离子的干扰，必须使氢离子浓度低
于百分之一的钠离子浓度，方可使仪器指示较准确。因此，要求仪器使用在pH> 10的
碱性溶液中。而实际上，阳离子交换器出口水为酸性，若需测定其含钠离子浓度，必须连
续在试样中滴加二乙丙胺，以中和氢离子。
5.4.4中4 硅酸根离子浓度计采用光电比色法原理，须用特殊化学试剂和定量泵，传
动部件较多，仪表结构复杂，日常维护工作量较大，且价格较贵，选用时须做全面权衡后
再作决定。
5.4.4中5 为防止锅炉用水中残余的碱性离子(Ca*十 , Mg*‘等)在设备内形成污垢，
须加人少量磷酸盐使污垢疏松溶解，但过量的磷酸盐易使水产生泡沫造成虚假液位。
为监 视 磷 酸盐的加人量而研制了磷酸根浓度计。其结构与硅酸根浓度计相同。
5.4.4中6 浑浊度用来表征水中悬浮物量的多少。浑浊度标准液是用精制的二氧硅
配制而成的，其单位为mg/1，被测水样的浑浊度是与标准液相比较，得出相当于若干
mg/1的二氧化硅的浑浊程度。
测 量 仪 器采用表面散射光测量原理，不能用于色度差的污水。
5.4.4中7 水中溶解氧连续测定主要用于对蒸汽含氧量要求严格的大型锅炉和气轮
机系统，为延长设备使用寿命及保证安全运行提供一定的依据。
用 于监 测 原水或污水生化处理曝气池中溶解氧。应注意水中杂质站污测量插头上
的薄膜需及时清洗和调换，并要求经常校对氧电极漂移。有一种无膜金属电极式溶解氧
分析仪。由于电极上有磨石不断磨去污垢物和氧化膜而能连续稳定测量污水中的溶解
氧。
5.4.4中， 过程质谱仪
过程 质 谱 仪是将被分析物质的原子(分子)转变成带电的离子，当这种离子在磁场
或电场中运动时，受到电磁场作用，以及自己不同质量的影响而以不同的曲率半径运
动，这样就能把不同质量的原子〔分子)分离检测出来。这种分析非常快速、精确，它的扫
描速度为每秒2000至5000原子质量。具体地说，乙烯氧化装置中用的小型过程质谱
仪，在分析一个流路九个组份时，只需要3分钟。它的精确度，也就是它的分辨率，二个
质谱上相邻原子峰值的差别达到1000倍。所以，当色谱仪在分析速度和分辨率达不到
过程分析需要时可以采用过程质谱仪。但是它本身要有一套计算机来控制各个分析部
件的工作以及处理分析数据，而且需要离子真空泵、离子源、进样系统、离子分离、检测
器等部件，所以专业技术高。质谱仪价格贵、维护量大。选用时要全面考虑。
5.4.4中10 在线近红外线分析器
近红 外 光 是波长范围780- -25 00mm(波数范围1300一4000cm-')之间的电磁波，该
谱区包含基频振动大于2200cm-’基因团的合频和多级倍频的信息，近红外可用于含有
这些基因团的有机物以及与这些有机物结合的无机物的分析。同时，近红外还可测定与
这些有机物有关的物理特性如粘度、密度和粉末的粒度等。
由于 物 质 在近红外谱区的吸收弱，光人射样品深，信息量丰富，所以近红外光谱可
用于固体、液体和气体分析，具有快速、简单、低消耗和非破坏性的优点。
在线 近 红 外分析器采用可以通过4000cm-’以上完整近红外谱区光的光导纤维，使
耐高温、高压的在线近红外分析器探头能在离分析器150m以外的高温、高压管道或反
应器中随时检测过程物料的成份、物理特性。不必把试样从过程中取出来，也不必对试
样进行预处理。
各种 物 质 的吸收光谱是非常复杂的，为了能正确分析各个成份及物理特性，必须要
用计算机建立被测物质的数学模型。有了这种数学模型，使近红外分析器能快速、准确
地分析多种样品、多种组份。但是建立数学模型不是一件容易的事情，而且价格高昂，选
用时一定要慎重考虑。目前国外已经用它在很多炼油厂的催化裂化、重整、调和等过程
中在线分析辛烷值及其它许多相关组份，控制生产过程，能保证质量、降低成本，取得不
少效益。
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5.4.1 酸、碱溶液的浓度测量，除氢离子浓度及密度式硫酸浓度计外，都是根据溶液
的电导率与浓度的线性关系制成的电导或电磁浓度计，使用时，应注意被测介质的电导
率与其浓度的线性范围和温度的影响。
与电 导 式 浓度计相比，电磁浓度计由于测量元件不与被测介质接触，而且将测量元
件密封在耐腐性很好的聚丙烯或陶瓷材料内，故可用于各种浓度范围的酸、碱浓度测
量。
现在 市 场 上普遍采用的酸度计是固体甘汞电极，省去氯化钾溶液，并将高阻变换器
与发送器装配为一体，提高了抗干扰能力，传输距离与一般电动仪表相近，可达百米以
上，玻璃电极为拆卸式，便于清洗更换。
氢离 子 浓 度计的测量电极因采用玻璃电极，精确度、再现性较高，但抗污染能力差，
易碎。为了克服玻璃电极的这些弊病，许多用户曾采用锑电极、钨电极等金属电极作为
测量电极，用于较粘滞或污染物较多的液体的测量并取得了一定效果。但这些金属电极
使用在氧化性介质中，其电极电位发生变化，因而精确度较差。
玻璃 电 极 和金属电极在用于较高浓度的酸、碱(pH <2 或pH> 1 0)溶液时，仪表出
12 0
现非线性，所以，应尽量避免使用在高浓度的溶液中。
5.4.3 目前液位比密度(密度)计多用于炼油系统监督油品质量。超声波法需以实验
数据为依据，进行个别标定。理论上讲只要比密度的变化能引起超声波反射时间变化的
液体介质都可采用此法，但目前定型的检测仪只能检测变化大于20wS以上的时间信
号。
科 氏力 质 量流量计是用振动的原理，也能测量密度。它是一种很成熟的密度计，用
于各种行业的液体密度测量。
，射 线 密 度计也是一种很好的密度计，它的放射源及其容器均经防护设计制造，在
工作状态下，周围剂量符合国家规定的安全标准。
各种 水 质 的电导率范围大致如下:
I业 用 水 、 河水 10一500WS·cm一’;
锅炉 用 纯 水 0.5一lows·cm-1;
高纯 度 水 0.05一lws·cm- lo
电导 率 分 析仪在化工生产中多用于监视锅炉用水中含杂质离子的总量，一般安装
在离子交换器的出口。
当阳 离 子 交换树脂接近失效时，首先泄漏钠离子;而阴离子交换树脂接近失效时，
首先泄漏硅酸根离子。工业电导仪只能测定水中含阳、阴离子的总电导率，在一定程度
上可对水质起监测作用，但不如钠离子浓度计和硅酸根浓度计灵敏。
工业 电 导 仪一般有一个基本量程、两个参考量程，测量范围在基本量程内，测量精
确度为t3 .00%，若在参考量程内，则测量精确度为t5 .00 %。
阳 (阴 )离 子交换器失效监督仪也是采用电导原理，但该表将被测水用阳(阴)离子
交换树脂处理后作为参比液，用以消除因水质和水温变化所引起的干扰，使仪表指示较
稳定。
5.4.4中3 钠离子浓度计所用的选择电极易受氢离子的干扰，必须使氢离子浓度低
于百分之一的钠离子浓度，方可使仪器指示较准确。因此，要求仪器使用在pH> 10的
碱性溶液中。而实际上，阳离子交换器出口水为酸性，若需测定其含钠离子浓度，必须连
续在试样中滴加二乙丙胺，以中和氢离子。
5.4.4中4 硅酸根离子浓度计采用光电比色法原理，须用特殊化学试剂和定量泵，传
动部件较多，仪表结构复杂，日常维护工作量较大，且价格较贵，选用时须做全面权衡后
再作决定。
5.4.4中5 为防止锅炉用水中残余的碱性离子(Ca*十 , Mg*‘等)在设备内形成污垢，
须加人少量磷酸盐使污垢疏松溶解，但过量的磷酸盐易使水产生泡沫造成虚假液位。
为监 视 磷 酸盐的加人量而研制了磷酸根浓度计。其结构与硅酸根浓度计相同。
5.4.4中6 浑浊度用来表征水中悬浮物量的多少。浑浊度标准液是用精制的二氧硅
配制而成的，其单位为mg/1，被测水样的浑浊度是与标准液相比较，得出相当于若干
mg/1的二氧化硅的浑浊程度。
测 量 仪 器采用表面散射光测量原理，不能用于色度差的污水。
5.4.4中7 水中溶解氧连续测定主要用于对蒸汽含氧量要求严格的大型锅炉和气轮
机系统，为延长设备使用寿命及保证安全运行提供一定的依据。
用 于监 测 原水或污水生化处理曝气池中溶解氧。应注意水中杂质站污测量插头上
的薄膜需及时清洗和调换，并要求经常校对氧电极漂移。有一种无膜金属电极式溶解氧
分析仪。由于电极上有磨石不断磨去污垢物和氧化膜而能连续稳定测量污水中的溶解
氧。
5.4.4中， 过程质谱仪
过程 质 谱 仪是将被分析物质的原子(分子)转变成带电的离子，当这种离子在磁场
或电场中运动时，受到电磁场作用，以及自己不同质量的影响而以不同的曲率半径运
动，这样就能把不同质量的原子〔分子)分离检测出来。这种分析非常快速、精确，它的扫
描速度为每秒2000至5000原子质量。具体地说，乙烯氧化装置中用的小型过程质谱
仪，在分析一个流路九个组份时，只需要3分钟。它的精确度，也就是它的分辨率，二个
质谱上相邻原子峰值的差别达到1000倍。所以，当色谱仪在分析速度和分辨率达不到
过程分析需要时可以采用过程质谱仪。但是它本身要有一套计算机来控制各个分析部
件的工作以及处理分析数据，而且需要离子真空泵、离子源、进样系统、离子分离、检测
器等部件，所以专业技术高。质谱仪价格贵、维护量大。选用时要全面考虑。
5.4.4中10 在线近红外线分析器
近红 外 光 是波长范围780- -25 00mm(波数范围1300一4000cm-')之间的电磁波，该
谱区包含基频振动大于2200cm-’基因团的合频和多级倍频的信息，近红外可用于含有
这些基因团的有机物以及与这些有机物结合的无机物的分析。同时，近红外还可测定与
这些有机物有关的物理特性如粘度、密度和粉末的粒度等。
由于 物 质 在近红外谱区的吸收弱，光人射样品深，信息量丰富，所以近红外光谱可
用于固体、液体和气体分析，具有快速、简单、低消耗和非破坏性的优点。
在线 近 红 外分析器采用可以通过4000cm-’以上完整近红外谱区光的光导纤维，使
耐高温、高压的在线近红外分析器探头能在离分析器150m以外的高温、高压管道或反
应器中随时检测过程物料的成份、物理特性。不必把试样从过程中取出来，也不必对试
样进行预处理。
各种 物 质 的吸收光谱是非常复杂的，为了能正确分析各个成份及物理特性，必须要
用计算机建立被测物质的数学模型。有了这种数学模型，使近红外分析器能快速、准确
地分析多种样品、多种组份。但是建立数学模型不是一件容易的事情，而且价格高昂，选
用时一定要慎重考虑。目前国外已经用它在很多炼油厂的催化裂化、重整、调和等过程
中在线分析辛烷值及其它许多相关组份，控制生产过程，能保证质量、降低成本，取得不
少效益。