一種利用雙電層電學特性檢測水體內結垢速度的方法
2024-02-21 04:06:15
一種利用雙電層電學特性檢測水體內結垢速度的方法
【專利摘要】本發明公開了一種能夠快速準確檢測水體內結垢速度的方法，本發明利用水體內固體表面和微粒表面所形成的雙電層，通過雙電橋和精準電壓計檢測雙電層的電學特性，包含雙電層的電容C、電位φ、表面剩餘電荷q和表面剩餘正電荷Q。將這些電學特性與標準水體的電學特性進行比較，從而檢測出水體結垢的結垢速度。
【專利說明】一種利用雙電層電學特性檢測水體內結垢速度的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用雙電層電學特性來檢測水體內結垢速度的方法，尤其是一種可以檢測管道以及罐體內部鈣離子結垢速度的方法。
【背景技術】
[0002]在生產和生活中，水體結垢是一種普遍現象，尤其是鈣離子的結垢更是常見，但是現在無法對還未結垢的水體進行結垢速度的檢測，一般情況下只能等水體結垢形成後，再對垢體進行厚度測量，然後計算出結垢速度，這樣需要等待很長時間，一直到結垢厚度能夠進行測量後才可進行，而且等結垢形成後，已經對生產和生活造成了不良影響，屬於一種事後檢測。無法在結垢還沒有形成時能夠快速準確的檢測以後水體結垢的速度。
【發明內容】
[0003]本發明是一種利用水體內固體表面和微粒表面所形成的雙電層，通過一系列技術手段檢測雙電層的電學特性，包含雙電層的電容C、電位Φ、表面剩餘電荷q和表面剩餘正電荷Q。將這些電學特性與標準水體的電學特性進行比較，從而檢測出水體結垢的結垢速度。
[0004]本發明所採用的技術方案如下:
步驟1、使用滴汞電極作為研究電極，使用鉬電極作為輔助電極，使用甘汞電極作為參比電極，利用交流電橋法，來測定研究電極和輔助電極之間的等效電容，從而獲得參比電極表面雙電層的電容C ；
步驟2、利用電壓計來測量參比電極與地之間的電位，從而獲得參比電極表面雙電層電位Φ，根據電容C和電位Φ計算得出雙電層表面剩餘電荷q,即q=c*<i)；
步驟3、水體結垢速度與雙電層表面剩餘正電荷Q的量成正比，通過電位Φ值的正負來判斷雙電層表面剩餘正電荷Q的正負，通過表面剩餘電荷q的值來判斷雙電層表面剩餘正電荷Q的大小；
步驟4、將已知結垢速度的標準溶液的表面剩餘正電荷Q與飽和狀態下的溶液的剩餘正電荷Qtl進行比較，在進行比較中Q的值與結垢速率具有以下關係:用測得的剩餘正電荷Q與處於飽和狀態下剩餘正電荷Qtl進行比較，當Q〈Qc)時水體內結垢速率為負值，即水體內不會產生結垢現象，水體內的已經形成的結垢會被逐漸溶解，溶解速度A1= - KX(Q-Q0)，當Q>Q0時水體內會逐漸產生結垢現象，結垢速度A2=KX(Q-Qtl)，其中X為單位體積內的晶體成核率；K為常數，與結垢物質的種類有關。
[0005]下用其的振動式液體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為利用交流電橋法測量電容C、電位Φ的具體電路。
[0007]【具體實施方式】
[0008]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例並配合附圖1，對本發明進一步詳細說明。
[0009]如圖1所示，將研究電極、參比電極、輔助電極接入交流電橋中，其中，研究電極和輔助電極可以等效為電橋中電阻和電容的串聯。在電路中使用直流電源B電壓加在電橋1、2端，對電極進行極化，使用交流電源G在電橋3、4端疊加一個微小振幅。調節R4和Cl，當R4和Cl值與電極之間的電容和電阻值相等時，電橋1、2點之間電位相等，電橋平衡，示波器O歸零，此時，Cl的值即為電極的電容值C。
[0010]通過精準電壓計V測量參比電極的電位，可以得到雙電層電位Φ。
[0011]根據公式q=c*<i)計算得知表面剩餘電荷q的值。
[0012]本發明所採用的技術方案是使用滴汞電極作為研究電極，使用鉬電極作為輔助電極，使用甘汞電極作為參比電極。利用交流電橋法，來測定研究電極和輔助電極之間的等效電容，從而獲得電極表面雙電層的電容C。利用精準的電壓計來測量參比電極與地之間的電位，從而獲得電極表面雙電層電位Φ，根據電容C和電位Φ計算得出雙電層表面剩餘電荷q,即q=C* Φ。通過研究發現，水體結垢速度與雙電層表面剩餘正電荷Q的量成正比，可以通過電位Φ值的正負來判斷雙電層表面剩餘正電荷Q的正負，通過表面剩餘電荷q的值來判斷雙電層表面剩餘正電荷值Q的大小。再將已知結垢速度的標準溶液的表面剩餘正電荷值Q與飽和狀態下的溶液的值進行比較，飽和狀態溶液可以從水體內取出一部分樣本，然後濃縮至過飽和狀態，然後在恆溫狀態下靜置一段時間後即可得到。比較計算後得出結垢速度的值。
[0013]在進行比較中Q的值與結垢速率具有以下關係:用測得的Q值與處於飽和狀態下剩餘正電荷值Qtl進行比較，當WQo時水體內結垢速率為負值，即水體內不會產生結垢現象，相反的，水體內的已經形成的結垢會被逐漸溶解，
溶解速度公式A1= - KX(Q-Q0)
其中X為單位體積內的晶體成核率；K為常數，與結垢物質的種類有關。
[0014]當^Qtl時水體內會逐漸產生結垢現象。
[0015]結垢速度公式A2=KX (Q-Q0)
其中X為單位體積內的晶體成核率；κ為常數，與結垢物質的種類有關。
[0016]本發明具有以下特點:通過檢測水體內所形成的雙電層的電學特性，能夠準確檢測出還沒有結垢的水體的結垢速度，是一種事前檢測，對結垢的預防具有重要指導作用。而且檢測速度快，檢測方法簡單，通過常用的交流電橋和電壓計即可完成檢測。
[0017]以上所述僅是本發明優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應該視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種利用雙電層電學特性檢測水體內結垢速度的方法，其特徵在於， 步驟1、使用滴汞電極作為研究電極，使用鉬電極作為輔助電極，使用甘汞電極作為參比電極，利用交流電橋法，來測定研究電極和輔助電極之間的等效電容，從而獲得參比電極表面雙電層的電容C ； 步驟2、利用電壓計來測量參比電極與地之間的電位，從而獲得參比電極表面雙電層電位Φ，根據電容C和電位Φ計算得出雙電層表面剩餘電荷q,即q=c*Q0時水體內會逐漸產生結垢現象，結垢速度A2=KX(Q-Qtl)，其中X為單位體積內的晶體成核率；K為常數，與結垢物質的種類有關。
【文檔編號】G01N27/22GK103926275SQ201410129916
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】蘇峰 申請人:江西銅業股份有限公司