一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法技术

本发明专利技术公开了一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，包括以下步骤：对不同已知浓度的强酸/强碱液体的标准样本进行中和滴定，分别提取并记录其在中和滴定过程中的pH电极示数变化曲线，即中和滴定曲线，将不同已知浓度的强酸/强碱液体的中和滴定曲线制作成中和滴定曲线模板数据库；提取待测液的中和滴定曲线；在中和滴定曲线模板数据库中对待测液的中和滴定曲线进行模板匹配，识别出相似标准样本集；基于相似标准样本集中的相似标准样本的酸碱度计算出待测液的酸碱度；其中，待测液为室温下pH<0的强酸或室温下pH>14的强碱。本发明专利技术能够解决现有液体酸碱度自动检测方法中，pH电极测量范围无法覆盖pH<0的强酸/pH>14的强碱液体酸碱度的问题，且误差小。且误差小。且误差小。

【技术实现步骤摘要】
一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法


[0001]本专利技术涉及液体酸碱度自动
，具体涉及一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法。

技术介绍

[0002]酸碱度是废水处理、湿法炼锌等复杂工业过程中的重要参数之一。酸碱度对废水处理过程中的药剂用量的衡定、出口离子浓度的去除率，湿法冶金过程中锌的浸出率等方面有重要影响，对复杂工业过程的稳定控制具有重要意义。由于湿法冶金过程中产生的电解液、电解废水等液体酸碱度过高，超过了pH电极的检测范围，因此基于pH电极的自动测量方法无法适用，只能依靠实验室检测，导致废水处理过程中絮凝剂等药剂量添加过量和湿法炼锌过程中焙砂量下料不准，进而增加了企业的生产能耗成本。因此，如何解决当前复杂工业过程中强酸/强碱液体酸碱度超过pH电极测量范围，难以实现自动化检测的问题，是改善废水处理过程和湿法冶炼过程运行优化控制技术的关键问题之一。
[0003]常用的酸碱度检测的方法主要有pH试纸对比法，光学检测法、电位分析法等。pH试纸对比法为人工对待测液体抽样，将pH试纸伸入待测液体当中，根据测试试纸与比色卡做对比，从而得出液体的pH粗略值，进而计算出待测液体酸碱度。该方法在实际使用过程中需要通过多级稀释将待测液体酸碱度降低再进行检测，并且每次测试都需要人工取液回实验室做化验。该方法不仅检测过程中存在目测误差，还使得酸碱度测量值严重滞后，现场操作员难以根据测量值及时调整NaOH的添加量，造成添加药剂的浪费，不利于后续工序的进行。
[0004]基于颜色传感器(色度传感器)的检测方法，是在酸碱度检测中通过颜色传感器代替肉眼识别pH指示剂颜色的变化，该方法是通过对被测物图像的测定和还原达到颜色识别目的,通常采用CCD摄像机对目标进行图像采集，将采集图片中的颜色信息转换为RGB值，进一步结合软测量的方法来构建RGB值与pH值之间的非线性关系模型，从而实现酸碱度的在线检测。然而此法检测范围有限，难以检测酸碱度过高的液体，同时对于极易受到环境光的干扰，即使采用辅助的反射式光路结构的透镜也难以适应恶劣的生产环境，并且CCD摄像机成本较高，因而在工况复杂恶劣，光源复杂的现场该方法检测的精度不高，实用性低，在复杂的工业环境中容易损坏，并且不易安装和维护。
[0005]光学检测法还包括近红外光谱法，另外，近红外光谱法(Near infrared NIR)是一种快速、无损、绿色的分析技术，应用广泛，但存在特征光谱区域或特征波长难以筛选的问题，目前还没有通用的选择方法，因此难以在实际现场当中具体实施。
[0006]电位分析法为根据原电池的原理，复合电极的测量电极和参考电极形成电动势，通过建立pH测量值与电极之间产生的电势差E的关系模型，得到E
‑
pH曲线，并根据建立的E
‑
pH关系曲线获得待测液体酸碱度信息。电位法的灵敏度高，检测时间短(正常一次测量时间10
‑
15s)，应用范围广，而且设备相较于基于色度对比法的颜色传感器、光纤传感器、基于近红外光谱的光谱仪成本低廉。
[0007]利用电位式pH电极传感器是在复杂工业中进行测量是最常用、最广泛的一种方
式，但是仍存在一些问题制约着该技术的应用范围。现有液体酸碱度自动检测方法中，pH电极测量范围无法覆盖pH<0或pH>14的强酸/强碱液体酸碱度。
[0008]因此需要一种强酸/强碱液体酸碱度自动检测方法，能够持久有效地实现强酸/强碱液体的自动化酸碱度检测，保障生产的稳定进行。

技术实现思路

[0009]鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，能够解决现有液体酸碱度自动检测方法中，pH电极测量范围无法覆盖pH<0的强酸/pH>14的强碱液体酸碱度的问题，且误差小。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术提供一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：对不同已知浓度的强酸/强碱液体的标准样本进行中和滴定，分别提取并记录其在中和滴定过程中的pH电极示数变化曲线，即中和滴定曲线，将不同已知浓度的强酸/强碱液体的中和滴定曲线制作成中和滴定曲线模板数据库；
[0012]步骤2：提取待测液的中和滴定曲线；
[0013]步骤3：在中和滴定曲线模板数据库中对待测液的中和滴定曲线进行模板匹配，识别出相似标准样本集；
[0014]步骤4：基于相似标准样本集中的相似标准样本的酸碱度计算出待测液的酸碱度；
[0015]其中，待测液为室温下pH<0的强酸或室温下pH>14的强碱。
[0016]依照本专利技术的一个方面，所述步骤1具体为：
[0017]步骤11：配置已知不同酸碱度的标准样本和用于中和滴定的标准液；
[0018]步骤12：取定量体积的标准样本，向其中缓慢滴加标准液，并记录中和滴定过程中标准液的液滴体积与pH电极示数；
[0019]步骤13：提取上述中和滴定过程中标准液的体积与pH电极示数生成pH电极示数随标准液滴液体积的变化曲线，即该标准样本的中和滴定曲线；
[0020]步骤14：将不同酸碱度的标准样本的中和滴定曲线存入中和滴定曲线模板数据库。
[0021]依照本专利技术的一个方面，所述步骤11具体为：
[0022]制作已知不同H
+
浓度梯度的强酸标准样本，并制作用于中和滴定强酸液体的碱性标准液；
[0023]或制作不同OH
‑
浓度梯度的强碱标准样本，并制作用于中和滴定强碱液体的酸性标准液。
[0024]依照本专利技术的一个方面，所述步骤2具体为：
[0025]步骤21：取定量体积的待测液，向其中缓慢滴加标准液，记录中和滴定过程中标准液的液滴体积与pH电极示数；
[0026]步骤22：提取上述中和滴定过程中标准液的体积与pH电极示数生成pH电极示数随标准液滴液体积的变化曲线，即该待测液的中和滴定曲线。
[0027]依照本专利技术的一个方面，所述步骤3具体为：
[0028]步骤31：遍历中和滴定曲线模板数据库中的曲线模板；
[0029]步骤32：使用相似性度量算法计算待测液中和滴定曲线与遍历到的中和滴定曲线模板的相似度误差；
[0030]步骤33：识别出相似度最高的数个标准样本，即相似标准样本集。
[0031]依照本专利技术的一个方面，所述相似性度量算法具体为按照以下公式(1)计算相似度：
[0032]Score＝1
‑
Sigmoid(log(F(X,Y)
·
D(X,Y))
‑
5)
ꢀꢀ
(1)
[0033]其中，公式(1)中的F(X,Y)是X和Y序列的离散弗雷歇距离；D(X,Y)是X和Y序列的动态时间归整值；Sigmoid(
·
)是一个非线性激活函数，将计算结果约束到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对不同已知浓度的强酸/强碱液体的标准样本进行中和滴定，分别提取并记录其在中和滴定过程中的pH电极示数变化曲线，即中和滴定曲线，将不同已知浓度的强酸/强碱液体的中和滴定曲线制作成中和滴定曲线模板数据库；步骤2：提取待测液的中和滴定曲线；步骤3：在中和滴定曲线模板数据库中对待测液的中和滴定曲线进行模板匹配，识别出相似标准样本集；步骤4：基于相似标准样本集中的相似标准样本的酸碱度计算出待测液的酸碱度；其中，待测液为室温下pH<0的强酸或室温下pH>14的强碱。2.根据权利要求1所述的强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：步骤11：配置已知不同酸碱度的标准样本和用于中和滴定的标准液；步骤12：取定量体积的标准样本，向其中缓慢滴加标准液，并记录中和滴定过程中标准液的液滴体积与pH电极示数；步骤13：提取上述中和滴定过程中标准液的体积与pH电极示数生成pH电极示数随标准液滴液体积的变化曲线，即该标准样本的中和滴定曲线；步骤14：将不同酸碱度的标准样本的中和滴定曲线存入中和滴定曲线模板数据库。3.根据权利要求2所述的强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，其特征在于，所述步骤11具体为：制作已知不同H
+
浓度梯度的强酸标准样本，并制作用于中和滴定强酸液体的碱性标准液；或制作不同OH
‑
浓度梯度的强碱标准样本，并制作用于中和滴定强碱液体的酸性标准液。4.根据权利要求2所述的强酸/强碱溶液的酸碱度自动检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤21：取定量体积的待测液，向其中缓慢滴加标准液，记录中和滴定过程中标准液的液滴体积与pH电极示数；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：周灿，周灿宗，阳春华，朱红求，李勇刚，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：