金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测定金属酸洗用混合酸溶液中含有的强酸、游离氢氟酸、金属离子的浓度的装置。本发明专利技术的金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，可以实现容易有效地测定强酸、游离氢氟酸、金属离子的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置
本专利技术涉及一种用于简单准确地测定金属酸洗用混合酸酸洗溶液中的硫酸、硝酸、盐酸等强酸(Strongacid)、游离氢氟酸(Free-hydrofluoricacid)、金属离子的浓度的装置。
技术介绍
不锈钢和钛与普通碳钢相比显示出更高的耐蚀性，在制造过程中进行热处理，以在轧制后获得均匀的组织，在该过程中钢表面上会形成大量的氧化皮。化学去除这种氧化皮的过程就是酸洗过程。不锈钢和钛的氧化皮无法用一般的单一酸溶液去除，因此主要使用氢氟酸和硝酸、或者氢氟酸和硫酸以及过氧化氢等混合酸(以下称“酸洗溶液”)来去除。由于酸洗后的产品质量随着这种酸洗溶液的浓度而变化，因此准确测定及管理浓度非常重要。同时，在酸洗过程中，氧化皮和部分基材与氢氟酸反应，如下式(1)至(2)所示，从而以与金属离子、氟离子的络离子或中性状态的络盐形式存在(TiFn(n-4)-，n＝1～4，FeFk(k-3)-k＝1～3)。除了络盐之外，金属离子和金属-氟络离子的浓度会影响酸洗后的产品质量，并决定酸洗溶液的更换时期，因此应准确测定金属浓度。如式(1)至(2)所示，从氧化皮和基材等溶解出的金属离子以各种状态存在，Ti是以Ti离子、Ti-氟络离子及络盐等状态存在，例如Ti3+、Ti4+、TiF3+、TiF22+、TiF3+、TiF4、TiF5-、TiF6-2等，Fe是以Fe离子、Fe-氟络离子及络盐等状态存在，例如Fe2+、Fe3+、FeF2+、FeF2+、FeF3等。此时，金属离子和金属-氟络离子的丰度比取决于平衡状态，由于平衡状态方程的数量太多，需要使用超级计算机等才能预测准确的比例。此外，化学物种太多很复杂，而且分析过程中平衡移动为其他相，无法按照化学物种测定出准确的浓度。因此，为了测定酸洗溶液中的金属浓度，通常将金属-氟络离子进行分解并全部转化为金属离子，然后通过离子色谱法进行分析，或者通过ICP分析整体金属浓度，以用于酸洗操作。在这种情况下，由于分析过程需要时间，难以实时应对酸洗操作。因此，现有技术中采用了三种方法，第一种方法是使用氟选择电极和氢选择电极对酸洗溶液中的总酸和氢氟酸进行分离和分析的方法(美国专利号4,060,717)，该方法计算出总酸的浓度，从中减去求出氟离子浓度的值，以换算各自浓度。此时，用比重计来计算金属离子和氟离子以及金属离子的络离子浓度。该方法相互干扰较大，设备昂贵，离子选择电极的寿命不长，因此维护成本高。此外，在Ti金属离子的情况下，由于误差大，作为分析法不适合。第二种方法是通过由氢氧化钠进行中和滴定并同时监测溶液的温度和电导率来确定氢氟酸、混合酸和金属的浓度(美国专利号5,518,933)，但是滴定时需要花费大量时间，因此测定一个样品需要花费很多时间。第三种方法是J.P.McKaveney发表的吸光度分析方法(AnalyticalChemistry，第40卷，第8期，1968，″SpectrophotometricMethodforHydrofluoricAcidinStainlessSteelPicklingBatshs″)，有一个案例对该方法进行了自动化(MasahikoITO等，ISIJ，第37卷，第1期，第47-54页，1997，″DevelopmentofanAutomaticAnalyzerforaMixedNitricAcid，HydrofluoricAcid，andIronIoninthePicklingProcess″)，但是自动化过程复杂，需要昂贵的分析设备。此外，这种方法实际效果不佳，比如吸光度随时间变化，并受各种离子物质的影响。除了上述三种方法之外，已经进行了各种尝试，但是大部分不具有实用性，实际使用的都是上述三种方法的应用。为了克服上述分析法的缺点，提出了一种方法，将混合酸稀释，向稀释后的混合酸加入含三价铁的添加剂，利用稀释前后的电导率之差来测定混合酸的浓度(韩国专利第10-1046218号)。与现有分析方法相比，测定电导率的方法相对较快、简单、成本低，但是存在无法测定金属离子浓度的缺点。在先技术文献专利文献专利文献1：美国专利第4,060,717号专利文献2：美国专利第5,518,933号专利文献3：韩国专利第10-1046218号非专利文献非专利文献1：AnalyticalChemistry，第40卷，第8期，1968，″SpectrophotometricMethodforHydrofluoricAcidinStainlessSteelPicklingBatshs″非专利文献2：MasahikoITO等，ISIJ，第37卷，第1期，第47-54页，1997，″DevelopmentofanAutomaticAnalyzerforaMixedNitricAcid，HydrofluoricAcid，andIronIoninthePicklingProcess″
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供一种用于方便有效地测定金属酸洗用混合酸溶液中的强酸、游离氢氟酸和金属离子的浓度的装置。技术方案根据本专利技术的一个实施例提供一种金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，所述装置包括：分析端口(pot)；电导率测定单元；用于测出测定温度的温度计；以及用于输入电导率和测定温度的运算装置，其中，所述电导率测定单元测定混合酸溶液的第一电导率和混合有混合酸溶液和Fe溶液的第一混合溶液的第二电导率，所述运算装置进行计算，该计算包括以下步骤(a)至(d)：(a)计算出将所述测定温度下的所述第一电导率补偿为参考温度下的电导率的第三电导率；(b)计算出将所述测定温度下的所述第二电导率补偿为参考温度下的电导率的第四电导率；(c)通过[A×(第三电导率)+B]计算出强酸的浓度，所述A和B分别由针对所述混合酸溶液中强酸的电导率和浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定；以及(d)通过[C×(第四电导率-第三电导率)+D]计算出氢氟酸的浓度，所述C和D分别由针对所述混合酸溶液中氢氟酸的电导率和针对所述混合酸溶液中强酸的电导率之差、浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定。混合酸溶液可以稀释到20倍至100倍。Fe溶液可为Fe(NO3)3·9H2O、FeCl3、Fe2(SO4)3或它们的混合物。以Fe为准，Fe溶液的浓度可为50g/L至200g/L。在步骤(a)中，运算装置通过[α×(第一电导率)]计算出第三电导率，所述α由针对所述混合酸溶液的温度差和电导率变化率的标准曲线的斜率确定，所述温度差为(测定温度-参考温度)，在步骤(b)中，运算装置通过[β×(第二电导率)]计算出第四电导率，所述β由针对所述第一混合溶液的温度差和电导率变化率的标准曲线的斜率确定，所述温度差可为(测定温度-参考温度)。根据本专利技术的另一个实施例提供一种金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，所述装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于，所述装置包括：/n分析端口(pot)；/n电导率测定单元；/n用于测出测定温度的温度计；以及/n用于输入电导率和测定温度的运算装置；/n其中，所述电导率测定单元测定混合酸溶液的第一电导率和混合有混合酸溶液和Fe溶液的第一混合溶液的第二电导率，/n所述运算装置进行计算，该计算包括下列步骤(a)至(d)：/n(a)计算出将所述测定温度下的所述第一电导率补偿为参考温度下的电导率的第三电导率；/n(b)计算出将所述测定温度下的所述第二电导率补偿为参考温度下的电导率的第四电导率；/n(c)通过[A×(第三电导率)+B]计算出强酸的浓度，所述A和B分别由针对所述混合酸溶液中强酸的电导率和浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定；以及/n(d)通过[C×(第四电导率-第三电导率)+D]计算出氢氟酸的浓度，所述C和D分别由针对所述混合酸溶液中氢氟酸的电导率和针对所述混合酸溶液中强酸的电导率之差、浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180725 KR 10-2018-00866051.一种金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于，所述装置包括：
分析端口(pot)；
电导率测定单元；
用于测出测定温度的温度计；以及
用于输入电导率和测定温度的运算装置；
其中，所述电导率测定单元测定混合酸溶液的第一电导率和混合有混合酸溶液和Fe溶液的第一混合溶液的第二电导率，
所述运算装置进行计算，该计算包括下列步骤(a)至(d)：
(a)计算出将所述测定温度下的所述第一电导率补偿为参考温度下的电导率的第三电导率；
(b)计算出将所述测定温度下的所述第二电导率补偿为参考温度下的电导率的第四电导率；
(c)通过[A×(第三电导率)+B]计算出强酸的浓度，所述A和B分别由针对所述混合酸溶液中强酸的电导率和浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定；以及
(d)通过[C×(第四电导率-第三电导率)+D]计算出氢氟酸的浓度，所述C和D分别由针对所述混合酸溶液中氢氟酸的电导率和针对所述混合酸溶液中强酸的电导率之差、浓度的标准曲线的斜率以及y截距值确定。


2.根据权利要求1所述的金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于：
所述混合酸溶液稀释到20倍至100倍。


3.根据权利要求1所述的金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于：
所述Fe溶液为Fe(NO3)3·9H2O，FeCl3，Fe2(SO4)3或它们的混合物。


4.根据权利要求1所述的金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于：
以Fe为准，所述Fe溶液的浓度为50g/L至200g/L。


5.根据权利要求1所述的金属酸洗用混合酸溶液的成分浓度测定装置，其特征在于：
在步骤(a)中，所述运算装置通过[α×(第一电导率)]计算出第三电导率，
所述α由针对所述混合酸溶液的温度差和电导率变化率的标准曲线的斜率确定，
所述温度差为(测定温度-参考温度)，
在步骤(b)中，所述运算装置通过[β×(第二电导率)]计算出第四电导率，
所述β由针对所述第一混合溶液的温度差和电导率变化率的标准曲线的斜率确定，
所述温度差为(测定温度-参考温度)。


6.一种金属酸洗用...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志熏，崔相教，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，浦项产业科学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR