新型制碱专用钠离子检测仪的研制

　　钠离子浓度检测是碱厂生产过程中的重要分析内容之一。碳化取出液中的钠离子浓度越低，转化率高。所以控制转化率实质就是控制取出液中的钠离子浓度。过去通常采用手工滴定法，由于分析周期过长，不能实时反映和控制生产过程中碱液的浓度，不能满足工业连续化生产的需要。

　　制备离子浓度在线分析仪，可及时检测、记录多种离子浓度。目前，国内生产的 pNa 测试仪表多为传统的指针式模拟仪表，不仅操作复杂，测试速度慢，而且检测精度低，适应性差。最重要的是通常使用的在线钠离子浓度计的测量上限比较有限，一般不会超过 1mol/L，而碳化取出液的浓度一般都在 1.5mol/L以上。作者采用嵌入式系统和传感器技术研制出一种钠离子浓度在线检测仪，可以在线检测离子浓度，并显示离子浓度变化曲线，在应用中取得良好效果。

　　1 检测原理

　　电化学分析法属于仪器分析法，而离子选择型电极又是电化学分析法中的新技术。其工作原理是，当含有某种能与溶液中的离子进行交换的物体做成的膜置于被测溶液中，在膜和溶液界面将发生离子交换反应，改变了两相中原有的电荷分布，形成了双电层，产生了电位差，这个电位差与溶液中相应离子的活度的关系符合能斯特方程。

　　依据国际纯粹与应用化学联合组织(IUPAC)分析化学分组的命名建议，离子选择电极是一种电化学传感器，其电位值与溶液中离子活度的对数值之间有线性函数关系，符合能斯特方程：

　　式中：

　　E 为电极电位;

　　E0为电极标准电位;

　　R 为气体常数，R=83143J/(℃·mol);

　　T 为溶液绝对温度;

　　T=273.15+t;

　　Mn+为离子活度;

　　n 为离子价数;

　　F 为法拉第常数 F=9.649×104c·mol-1。

　　根据能斯特方程，在温度一定的情况下，电极电势与离子浓度之间存在着一一对应的关系。由钠离子选择性电极和参比电极还有待测液构成的测量电池，通过钠度计对被测液进行电势测量，代入能斯特方程，经过一系列计算可以得到所要的结果。

　　以能斯特方程为基础设计的离子计在使用前要进行一系列调节，如：定位调节、离子价态及极性调节、电极斜率调节、温度补偿调节、等电势调节等，使电极电位和离子浓度对数之间呈线性关系，这种通用型的离子计适于实验室分析。

　　随着时代的发展，现代科技和产业对分析仪器的要求也发生了明显的变化，最明显的是对专用型分析仪器(甚至单一功能仪器)的需求大大增加。新型钠离子检测仪就是基于上述原理，采用低噪声、高阻抗、高增益运算放大器，高性能单片机，经过严密的温度补偿和严格的屏蔽而制成的专用离子计。